一種倒置結構太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池芯片技術領域，尤其是指一種倒置結構太陽能電池。
【背景技術】
[0002]現有技術中，在制作倒置結構太陽能電池時，分別在外延片與導電襯底蒸鍍平面薄膜結構的金屬鍵合層，通過鍵合機在高溫高壓條件下將二者緊密連接在一起，隨后再去除生長襯底，露出其受光面。最后，直接在倒置結構電池芯片受光面蒸鍍減反射膜。其缺陷在于:
[0003]—，光線照射至金屬鍵合層時，由于金屬鍵合層為平面薄膜結構，光線直接反射，使得光線在電池內部傳播的距離較短，光轉化為光生載流子幾率降低，光線吸收較少。
[0004]二，在倒置結構電池芯片受光面蒸鍍減反射膜，光線照射到受光面時，雖然蒸鍍有減反射膜，其反射率依然較高。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種倒置結構太陽能電池，以增加光線在電池內部的傳播距離，增強光線吸收，同時，降低光線反射率。
[0006]為達成上述目的，本實用新型的解決方案為:
[0007]一種倒置結構太陽能電池，包括層疊設置的多層子電池，該多層子電池由下至上帶隙依次增大；在帶隙最小的子電池表面形成網格狀凹槽，該形成網格狀凹槽子電池表面蒸鍍金屬形成柵格層，導電襯底表面蒸鍍金屬與柵格層鍵合；在帶隙最大的子電池表面形成金屬納米島結構和金屬電極。
[0008]進一步，在帶隙最大的子電池表面形成金屬納米島層和電極，并在帶隙最大的子電池表面蒸鍍氧化物介質膜形成減反射膜，該減反射膜將金屬納米島層及電極覆蓋，該金屬納米島層形成于受光面與減反射膜界面處。
[0009]進一步，導電襯底為導電硅襯底。
[0010]—種倒置結構太陽能電池制作方法，包括以下步驟:
[0011]—，在外延襯底上自下而上依次生長多層子電池，該多層子電池由下至上帶隙依次減小；
[0012]二，在帶隙最小的子電池表面掩膜、光刻、ICP蝕刻形成網格狀凹槽結構；
[0013]三，在刻蝕后的外延片上蒸鍍金屬形成柵格層，在導電襯底表面蒸鍍金屬，并采用鍵合技術將二者緊密連接；
[0014]四，采用化學腐蝕法將外延襯底去除，露出帶隙最大的子電池表面；
[0015]五，在帶隙最大的子電池表面采用掩膜、光刻、蝕刻出柵線位，并蒸鍍金屬形成電極。
[0016]進一步，還包括在帶隙最大的子電池表面蒸鍍另一金屬層，并將其退火形成金屬納米島表面；采用蒸鍍法在在帶隙最大的子電池表面附加一層氧化物介質膜形成減反射膜，該減反射膜將金屬納米島層及電極覆蓋，該金屬納米島層形成于受光面與減反射膜界面處。
[0017]進一步，導電襯底為導電硅襯底。
[0018]采用上述方案后，本實用新型在帶隙最小的子電池表面形成網格狀凹槽，該形成網格狀凹槽子電池表面蒸鍍金屬形成柵格層，使得太陽電池底部的金屬鍵合層具有圖形光柵結構，而非簡單的平面，該結構光波耦合下可激發表面等離子體共振激元，該等離子激元將太陽光限制在金屬/半導體界面，增加光線在電池內部的傳播距離，進而增加光轉化為光生載流子的幾率。不同規格的金屬圖形對各種波長的共振增強效果不同，可以通過設計不同的金屬圖形，獲得不同的增益效果。
[0019]在受光面與減反射膜界面處形成金屬納米島層，受光面上的金屬納米島處于電池吸收層與減反膜層之間，一方面對光線有散射作用，可增強光線的透過率，另一方面，該金屬在與光線耦合后，通過形成局域等離子激元可以對光線有局域限制作用，可進一步增加材料對光線的吸收。不同大小、間距的金屬納米島對光線的散射作用不一樣，且所產生的局域等離子增強效應也不同，可設計不同規格的金屬納米島，獲得不同的增益效果。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型制作工藝圖一；
[0021]圖2是本實用新型制作工藝圖二；
[0022]圖3是本實用新型制作工藝圖三；
[0023]圖4是本實用新型制作工藝圖四；
[0024]圖5是本實用新型制作工藝圖五；
[0025]圖6是本實用新型制作工藝圖六；
[0026]圖7是本實用新型的結構示意圖。
[0027]標號說明
[0028]多層子電池1子電池11
[0029]網格狀凹槽111柵格層12
[0030]子電池13金屬納米島層14
[0031]電極15減反射膜16
[0032]導電襯底2襯底10。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細描述。
[0034]參閱圖1至圖7所示，本實用新型揭示的一種倒置結構太陽能電池，包括層疊設置的多層子電池1，該多層子電池1由下至上帶隙依次增大。
[0035]在帶隙最小的子電池11表面形成網格狀凹槽111，該形成網格狀凹槽111子電池11表面蒸鍍金屬形成柵格層12，導電襯底2表面蒸鍍金屬與柵格層12鍵合，導電襯底2為導電娃襯底。
[0036]在帶隙最大的子電池13表面形成金屬納米島層14，且在帶隙最大的子電池13表面形成電極15，并在帶隙最大的子電池13表面蒸鍍氧化物介質膜形成減反射膜16，該減反射膜16將金屬納米島層14及電極15覆蓋，該金屬納米島層14形成于受光面與減反射膜16界面處。
[0037]本實用新型將電池底部的金屬鍵合層設計為具有表面等離子共振增強效果的金屬柵格，當光線與之耦合時，將沿著金屬柵格表面傳播，增加光線在電池內部的傳播距離，增強材料對太陽光的吸收。同時，在電池受光面與減反射膜介質膜界面處，形成具有散射作用和局域等離子共振增強效應的金屬納米島，進一步降低光線反射率，且提高材料對光線的吸收。
[0038]本實用新型還公開一種倒置結構太陽能電池制作方法，包括以下步驟:
[0039]—，如圖1所示，在外延襯底10上自下而上依次生長多層子電池1，該多層子電池1由下至上帶隙依次減小；
[0040]二，如圖2所示，在帶隙最小的子電池11表面掩膜、光刻、ICP蝕刻形成網格狀凹槽結構111 ;
[0041]三，如圖3所示，在刻蝕后的外延片上蒸鍍金屬形成柵格層12，在導電襯底2表面蒸鍍金屬，導電襯底2為導電硅襯底，并采用鍵合技術將二者緊密連接；
[0042]四，如圖4所示，采用化學腐蝕法將外延襯底10去除，露出帶隙最大的子電池13表面；
[0043]五，如圖5所示，在帶隙最大的子電池13表面蒸鍍另一金屬層，并將其退火形成金屬納米島表面14 ；
[0044]六，如圖6所示，在帶隙最大的子電池13表面采用掩膜、光刻、蝕刻出柵線位，并蒸鍍金屬形成電極15 ；
[0045]七，采用蒸鍍法在在帶隙最大的子電池13表面附加一層氧化物介質膜形成減反射膜16，該減反射膜16將金屬納米島層14及電極15覆蓋，該金屬納米島層14形成于受光面與減反射膜16界面處，形成如圖7所示太陽能電池。
[0046]所述倒置結構太陽能電池制作方法形成一個具有復合等離子增強效應的太陽能電池芯片，一方面，受光面的金屬納米島可以廣泛的散射光線，提高光吸收的比例，同時，該金屬顆粒也與光吸收層緊密相接，在局域等離子體近場效應下，光線被束縛住，吸收效率也大大得到提高。另一方面，在底層制作出納米尺度的金屬光柵結構，這樣入射的光線將會被金屬光柵結構束縛在表面，光線只能沿著光柵方向傳播而不是直接從背面出射，這樣增加了光線在電池內部的傳播距離，所以提高了吸收和轉化為電能的效率。通過以上復合等離子增強效應，在保持光吸收層的物理厚度的同時，可以大大提高材料對光線的吸收、轉化效率。
[0047]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種倒置結構太陽能電池，其特征在于:包括層疊設置的多層子電池，該多層子電池由下至上帶隙依次增大；在帶隙最小的子電池表面形成網格狀凹槽，該形成網格狀凹槽子電池表面蒸鍍金屬形成柵格層，導電襯底表面蒸鍍金屬與柵格層鍵合；在帶隙最大的子電池表面形成金屬納米島結構和金屬電極。2.如權利要求1所述的一種倒置結構太陽能電池，其特征在于:在帶隙最大的子電池表面形成金屬納米島層和電極，并在帶隙最大的子電池表面蒸鍍氧化物介質膜形成減反射膜，該減反射膜將金屬納米島層及電極覆蓋，該金屬納米島層形成于受光面與減反射膜界面處。3.如權利要求1所述的一種倒置結構太陽能電池，其特征在于:導電襯底為導電硅襯底。
【專利摘要】本實用新型公開一種倒置結構太陽能電池，包括層疊設置的多層子電池，該多層子電池由下至上帶隙依次增大；在帶隙最小的子電池表面形成網格狀凹槽，該形成網格狀凹槽子電池表面蒸鍍金屬形成柵格層，導電襯底表面蒸鍍金屬與柵格層鍵合；在帶隙最大的子電池表面形成金屬納米島結構和金屬電極。本實用新型可以降低電池表面對光線的反射率，增加光線在電池內部的傳播距離，增強光線吸收，提高轉化效率。
【IPC分類】H01L31/0216, H01L31/0224, H01L31/18
【公開號】CN205140994
【申請號】CN201520893875
【發明人】姜偉, 張永, 陳凱軒, 林志偉, 卓祥景, 方天足
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月11日