單晶硅襯底多結太陽電池制造技術

一種基于單晶硅襯底的多結太陽電池，用于太陽能發電，特別適用于高效聚光太陽能發電系統。其特征在于，采用硅單晶片為襯底，利用金屬有機化學氣相沉積（ＭＯＣＶＤ）或分子束外延（ＭＢＥ）方法生長多結太陽電池材料。首先在硅單晶片上生長鍺硅合金過渡層，再依次外延生長鍺電池結構、銦鎵砷電池結構和銦鎵磷電池結構。該發明專利技術以硅單晶片替代鍺單晶片和砷化鎵單晶片，可以大大降低多結太陽電池的成本，提高硅基太陽電池的轉換效率，加快太陽能發電的應用和發展。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提供一種制備基于單晶硅襯底的多結太陽電池的方法。
技術介紹
太陽電池可利用太陽光與材料相互作用直接產生電能，是目前大規模開發 利用太陽能中最受矚目的項目之一，也是有望實現能源可持續發展的重中之重。在諸多種類的太陽能電池中，以GaAs為代表的三五族化合物半導體太陽電池以 其較高轉換的效率以及良好的工作穩定性等特點，成為太陽能電池研究應用的 重要領域之一。由于三五族化合物半導體太陽電池材料成本較高，電池片的價格是光伏系 統成本最主要的部分，制約了三五族化合物半導體太陽電池的應用。通過采用 聚光技術，即利用聚光器而使較大面積的陽光匯聚到面積很小的高性能電池片 上，可以從一定程度上克服太陽輻射能量密度低的缺陷，并大幅降低系統的成 本及昂貴太陽能電池材料的用量。但是，目前用于三五族化合物半導體太陽電池的襯底材料鍺單晶片和砷化 鎵單晶片都是價格昂貴的稀有材料，從而極大地影響了聚光太陽電池的成本，并從原材料上制約了其大規模應用。而硅材料在地殼中儲量極為豐富，且晶體 硅片的制備工藝成熟，成本相對低廉。如果能以單晶硅片替代現在使用的鍺單 晶片和砷化鎵單晶片作為三五族化合物半導體太陽電池的襯底，將大大有利于 太陽電池的大規模應用及發展。本專利技術提供一種制備基于單晶硅襯底的多結太陽電池的方法，用于太陽能發電，特別適用于高效聚光太陽能發電系統。其特點是，采用硅單晶片為襯底，利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法生長多結太 陽電池材料。首先在硅單晶片上生長鍺硅合金過渡層，再依次外延生長鍺電池 結構、銦鎵砷電池結構和銦鎵磷電池結構。該專利技術以硅單晶片替代鍺單晶片和 砷化鎵單晶片，可以大大降低多結太陽電池的成本，提高硅基太陽電池的轉換 效率，加快太陽能發電的應用和發展。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種制備基于單晶硅襯底的多結太陽電池的方法。 以硅單晶片替代鍺單晶片和砷化鎵單晶片，可以大大降低多結太陽電池的成本， 提高硅基太陽電池的轉換效率，加快太陽能發電的應用和發展。本專利技術的目的是由以下的技術方案實現的一種基于單晶硅襯底的多結太陽電池，用于太陽能發電，特別適用于高效 聚光太陽能發電系統。其特征在于，采用硅單晶片為襯底，利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法生長多結太陽電池材料。首先 在硅單晶片上生長鍺硅合金過渡層，再依次外延生長鍺電池結構、銦鎵砷電池 結構和銦鎵磷電池結構。該專利技術以硅單晶片替代鍺單晶片和砷化鎵單晶片，可 以大大降低多結太陽電池的成本，提高硅基太陽電池的轉換效率，加快太陽能 發電的應用和發展。附圖說明為了進一步說明本專利技術的結構和特征，以下結合實施例及附圖對本專利技術作 進一步的說明。圖l基于單晶硅襯底的多結太陽電池示意圖。具體實施例方式為了進一步說明本專利技術的結構和特征，以下結合實施例及附圖對本專利技術作 進一步的說明。如圖1所示， 一種制備基于單晶硅襯底的多結太陽電池的方法。采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法，以單晶硅片為襯底，首先生長鍺硅合 金過渡層，再一次生長鍺底電池、連接鍺底電池和銦鎵砷中間電池的隧道 結、銦鎵砷中間電池、連接銦鎵砷中間電池和銦鎵磷頂電池的隧道結、 銦鎵磷頂電池、窗口層(n-AlGaP) 和歐姆接觸層(n+-GaAs) 。在生長基于單晶硅襯底的多結太陽電池晶片之后，采用常規的光刻、鍍膜 和劃片工藝及可以制成太陽電池芯片。本專利技術一種制備基于單晶硅襯底的多結太陽電池的方法，其關鍵是以單晶 硅片為襯底，通過生長鍺硅合金過渡層，外延生長鍺單晶層。然后依次外延生 長鍺電池結構、銦鎵砷電池結構和銦鎵磷電池結構。解決了鍺單晶片和砷化鎵 單晶片短缺及價格昂貴的問題，極大地降低了太陽電池的成本、提高了硅基太 陽電池的轉換效率，對于加快太陽電池的發展和應用具有推動作用。權利要求1、一種具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，用于高倍聚光太陽能發電系統，其特征在于利用摻雜阻擋層有效阻擋隧道結高濃度摻雜的雜質向外擴散。2、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于多結太陽電池是指生長在同一襯底上的兩結及兩結以上的太陽電池。3、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于以硅、鍺、砷化鎵、磷化銦等半導體單晶片為襯底，采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法生長多結太陽電池晶片。4、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于在連接兩結電池的隧道結兩側分別生長相同導電性的摻雜阻擋層，阻擋層的晶格常數與隧道結相近，阻擋層的帶寬大于阻擋層。5、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于采用光刻和鍍膜的方法分別在生長好的多結太陽電池晶片的上下表面制備電極。6、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于采用光刻和鍍膜的方法在生長好的多結太陽電池晶片的外延層表面制備減反射膜。7、 根據權利要求l所述的具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，其特征在于利用劃片機將制備好電極和減反射膜的太陽電池晶片劃開，制成太陽電池芯片。全文摘要一種基于單晶硅襯底的多結太陽電池，用于太陽能發電，特別適用于高效聚光太陽能發電系統。其特征在于，采用硅單晶片為襯底，利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法生長多結太陽電池材料。首先在硅單晶片上生長鍺硅合金過渡層，再依次外延生長鍺電池結構、銦鎵砷電池結構和銦鎵磷電池結構。該專利技術以硅單晶片替代鍺單晶片和砷化鎵單晶片，可以大大降低多結太陽電池的成本，提高硅基太陽電池的轉換效率，加快太陽能發電的應用和發展。文檔編號H01L31/042GK101483202SQ20091000900公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日專利技術者索拉安吉 申請人:北京索拉安吉清潔能源科技有限公司 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有摻雜阻擋層的多結太陽電池，用于高倍聚光太陽能發電系統，其特征在于：利用摻雜阻擋層有效阻擋隧道結高濃度摻雜的雜質向外擴散。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：索拉安吉，
申請(專利權)人：北京索拉安吉清潔能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]