[发明专利]一种基于热光伏电池的单片连接组件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏器件的制备方法，尤其涉及一种基于热光伏电池的单片连接组件的制备方法，属于半导体器件领域。

背景技术

热光伏电池是将受热高温热辐射体的能量通过半导体p-n结直接转换成电能的技术。热光伏电池是热光伏系统中的核心部件，用来实现热能和电能的转换。热光伏电池与太阳能光伏电池的区别仅仅在于辐射源的不同：前者的辐射源则是人为制造的温度相对低得多的物体，而后者的辐射源是温度将近6000K的太阳；在理论计算时，辐射器的辐射光谱可根据黑体辐射的普朗克公式得出。随温度的降低，峰值光子能量降低，单结电池获高效率的材料禁带宽度降低。在1000-1500℃温度范围之间，单结电池的最佳禁带宽度在0.4eV-0.7eV之间。目前，基于InP衬底的InGaAs电池就是热光伏电池研究的热点，但现有的热光伏电池组件大多存在如下缺陷，例如，难以实现多个电池的串联，工作效率较低，且单一电池的损毁会给整个组件造成严重影响。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种基于热光伏电池的单片连接组件的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于热光伏电池的单片连接组件制备方法，包括如下步骤：

I、在半绝缘衬底上生长用以形成复数个设定电池单元的外延层；

II、在任意两个相邻的设定电池单元之间的选定区域内均加工形成槽状结构，且使所述槽状结构底端达到或深入横向传输层，以及，在所述槽状结构底部的局部区域内加工形成用于将相邻两个设定电池单元电性隔离的隔离槽；

III、至少在所述槽状结构内壁上形成绝缘层，其后选择性去除覆盖于所述隔离槽一侧的横向传输层上的绝缘层局部区域，并在露出的横向传输层上形成背电极，以及，在各设定电池单元的上端面上形成顶电极；

IV、在任一槽状结构内均设置导电结构层，并将与该槽状结构相应的一设定电池单元的背电极与相邻的另一设定电池单元的顶电极电连接。

作为可行的实施方案之一，步骤I中是采用金属有机化学气相沉积方法在所述衬底上生长形成所述外延层的。

优选的，在所述外延层的生长过程中还采用了渐变缓冲层生长工艺。

作为较为优选的实施方案之一，步骤II中是通过刻蚀工艺形成所述槽状结构和所述隔离槽的，所述刻蚀工艺包括ICP干法刻蚀工艺。

进一步的，所述隔离槽底端达到和/或深入所述衬底。

优选的，所述绝缘层包括Si₃N₄绝缘层。

作为较为优选的实施方案之一，该方法中在步骤III与步骤IV之间还包含如下步骤：

a、除去所述外延层内的接触层，以及，至少在各设定电池单元的上端面设置减反结构层。

优选的，步骤a中是采用湿法腐蚀工艺去除所述接触层，以及，利用光学镀膜机制作OS50/SiO₂减反膜。

优选的，该方法中是利用蒸发方式形成金属背电极、金属顶电极和金属导电结构层，所述蒸发方式包括热蒸发和/或电子束蒸发。

作为较佳的具体应用方案之一，该方法具体包括如下步骤：

I、采用金属有机化学气相沉积工艺在半绝缘的InP衬底上生长外延层；

II、利用ICP干法刻蚀工艺在所述外延层的各设定电池单元之间刻蚀形成槽状结构，且使所述槽状结构底端深入横向传输层，以及，在所述槽状结构底部加工形成隔离槽； 

III、利用PECVD工艺在所述槽状结构的内壁上生长形成Si₃N₄绝缘层，其后通过湿法腐蚀工艺选择性去除覆盖于所述隔离槽一侧的横向传输层上的绝缘层局部区域，并在露出的横向传输层上蒸镀金属背电极，以及，在各设定电池单元的上端面上蒸镀金属顶电极；

IV、利用湿法腐蚀工艺去除外延层中的接触层，并利用光学镀膜机在各设定电池单元上设置OS50/SIO2减反膜；

Ⅴ、在任一槽状结构内均蒸镀金属导电结构层，并将与该槽状结构相应的一设定电池单元的背电极与相邻的另一设定电池单元的顶电极电连接。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：