[发明专利]一种GaAs双面双结薄膜太阳能电池结构及制备方法

权利要求书

1.一种GaAs双面双结薄膜太阳能电池结构，其特征在于，包括：p型基底层；

所述p型基底层的一侧依次形成有隧道结层、n型非晶硅层、第一i型非晶硅钝化层、p⁺型非晶硅层、SiON钝化层、第一透明导电薄膜和p型电极；

所述p型基底层的另一侧依次形成有第二i型非晶硅钝化层、n型非晶硅功能层、n⁺型非晶硅欧姆接触层、第二透明导电薄膜和n型电极。

2.如权利要求1所述的GaAs双面双结薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述p型基底层为p型GaAs层或p型In_xGa_1-xAs层，0x1。

3.如权利要求1所述的GaAs双面双结薄膜太阳能电池结构，其特征在于，所述隧道结层由n型非晶硅和p型非晶硅组成，总厚度为5～20nm，掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n型非晶硅层的厚度为5～50nm，掺杂浓度为1×10¹⁸/cm³～1×10²⁰/cm³；

所述第一i型非晶硅钝化层的厚度为5～20nm；

所述p⁺型非晶硅层的厚度为5～20nm，掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n型非晶硅功能层的厚度为5～20nm，掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³；

所述n⁺型非晶硅欧姆接触层的厚度为5～20nm，掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³。

4.一种如权利要求1～3中任一项所述的GaAs双面双结薄膜太阳能电池结构的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：p型基底层的制备：

取一块p型GaAs单晶棒，用金刚石切割线从GaAs单晶棒切割出厚度为40～50μm的GaAs片；对切割出的GaAs片通过化学机械抛光工艺进一步地减薄，将厚度减薄至1～10μm，以留作备用；

步骤2：由n型非晶硅和p型非晶硅组成的隧道结层的制备：

采用等离子体增强化学气相制备法在p型基底层的一侧进行隧道结的制备，n型非晶硅厚度为1～10nm，p型非晶硅的厚度为1～10nm，制备温度为400℃～600℃，腔室内的压强为800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速为40sccm～60sccm，H₂的流速为300sccm～500sccm，PH₃的流速为2sccm～6sccm，整体制备的时间为60s～300s；

步骤3：非晶硅子电池的制备：

在所述隧道结层上利用PECVD依次制备n型非晶硅层、第一i型非晶硅层和p⁺型非晶硅层；制备的温度为400℃～600℃，腔室内的压强为800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速为40sccm～60sccm，H₂的流速为300sccm～500sccm，PH₃的流速为2sccm～6sccm，整体制备的时间为60s～300s；

步骤4：SiON钝化层的制备：

在所述p⁺型非晶硅层上利用PECVD制备一层SiON钝化层，厚度为5～20nm；制备温度为200℃～900℃，腔室内的压强为800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速为40sccm～60sccm，H₂的流速为300sccm～500sccm，N₂O的流速为20sccm～60sccm，整体制备的时间为20s～100s；

步骤5：GaAs异质结子电池的制备：

在p型基底层的另一侧利用PECVD依次制备第二i型非晶硅钝化层、n型非晶硅功能层和n⁺型非晶硅欧姆接触层；制备温度为400℃～600℃，腔室内的压强为800mTorr～1100mTorr，SiH₄的流速为40sccm～60sccm，H₂的流速为300sccm～500sccm，PH₃的流速为2sccm～6sccm，整体制备时间为60s～300s；

步骤6：透明导电薄膜的制备：

分别在所述SiON钝化层和n⁺型非晶硅欧姆接触层上利用磁控溅射法制备一层透明导电薄膜；在电场和磁场的作用下，被加速的高能粒子Ar⁺轰击铟锡合金靶材或氧化铟锡靶材表面，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，溅射粒子制备到基体表面与氧原子发生反应而生成氧化物薄膜；腔室内的压强为500mTorr～1100mTorr，温度为200℃～400℃，功率为300W～600W；

步骤7：电极的制备：

分别在GaAs双面双结太阳能电池的上下表面制备p型电极和n型电极，电极材料的组成为Ti/Al/Ti/Au或Au/Ge/Ni或Ti/Pd/Ag。