[发明专利]一种高效率柔性薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池结构，尤其是指一种高效率柔性薄膜太阳能电池。

背景技术

以GaInP/GaInAs/Ge三结太阳能电池为代表的III-V族化合物太阳电池具有光电转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，在空间飞行器电源系统和地面高倍聚光光伏电站中得到广泛应用，并已完全取代晶硅太阳能电池成为空间飞行器主电源。

由于GaInP/GaInAs/Ge三结太阳能电池基于较厚的刚性Ge衬底，通常刚性Ge衬底厚度≥140μm，电池芯片重量较大且缺乏柔性，增加了空间飞行器太阳能电池板的重量和体积。而传统的铜铟镓硒、碲化镉或者非晶硅柔性薄膜太阳电池由于转换效率低、稳定性差等原因未能进入空间应用市场。

因此，研制柔性薄膜型III-V族化合物太阳能电池既能满足空间飞行器对太阳电池高效率、高可靠性的要求，又能有效减少空间飞行器太阳电池板的重量。采用柔性薄膜电池能卷曲，同时减小太阳能电池板的体积，提升空间飞行器的搭载能力并且降低发射成本；此外，该高效率柔性薄膜太阳能电池也能够满足临近空间飞行器的应用要求，比如太阳能无人飞机、无人飞艇等；本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率柔性薄膜太阳能电池，其转换效率高、可靠性好，且柔性较好而减轻重量。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种高效率柔性薄膜太阳能电池，减薄的外延衬底一侧设置背电极，背电极键合在柔性薄膜衬底上；减薄的外延衬底另一侧设置外延结构，外延结构上设置欧姆接触层，欧姆接触层上设置正面栅线电极，且选择性腐蚀欧姆接触层，腐蚀区域设置减反射膜。

进一步，减薄的外延衬底与外延结构及欧姆接触层的总厚度为20-60μm。

进一步，外延结构为单结结构。

进一步，单结外延结构为在减薄的外延衬底上设置电池BSF层，在电池BSF层上依次设置电池基区、电池发射区及电池窗口层，电池窗口层与欧姆接触层相邻。

进一步，外延结构为双结结构。

进一步，双结外延结构为在减薄的外延衬底上设置底电池BSF层，在底电池BSF层上依次设置底电池基区、底电池发射区、底电池窗口层、隧穿结、顶电池BSF层、顶电池基区、顶电池发射区及顶电池窗口层，顶电池窗口层与欧姆接触层相邻。

进一步，外延结构为三结结构。

进一步，三结外延结构为在减薄的外延衬底上设置底电池BSF层，在底电池BSF层上依次设置底电池基区、底电池发射区、底电池窗口层、中底电池隧穿结、中电池BSF层、中电池基区、中电池发射区、中电池窗口层、中顶电池隧穿结、顶电池BSF层、顶电池基区、顶电池发射区、顶电池窗口层，顶电池窗口层与欧姆接触层相邻。

进一步，三结外延结构为在Ge外延衬底上设置底电池发射区，在底电池发射区上依次设置底电池窗口层、中底电池隧穿结、中电池BSF层、中电池基区、中电池发射区、中电池窗口层、中顶电池隧穿结、顶电池BSF层、顶电池基区、顶电池发射区、顶电池窗口层，顶电池窗口层与欧姆接触层相邻。

进一步，外延衬底的材料为InP、GaAs或Ge。

一种高效率柔性薄膜太阳能电池制造方法，包括以下步骤：

步骤一，提供外延衬底；

步骤二，在外延衬底上生长外延结构；

步骤三，在外延结构上生长欧姆接触层，在欧姆接触层上生长外延保护层；

步骤四，将外延保护层粘接至刚性支撑模板上；

步骤五，采用外延衬底减薄工艺将外延衬底减薄；

步骤六，在减薄后的外延衬底上蒸镀背电极，并键合在柔性薄膜衬底上；

步骤七，去除刚性支撑模板及外延保护层；

步骤八、在欧姆接触层上蒸镀正面栅线电极，并通过选择性腐蚀工艺去除吸光部分的欧姆接触层，在腐蚀区域蒸镀减反射膜，裂片处理即得。

进一步，减薄的外延衬底与外延结构及欧姆接触层的总厚度为20-60μm。

进一步，外延衬底减薄工艺为：先采用高浓度腐蚀溶液，增加腐蚀温度，在高腐蚀速率下蚀刻外延衬底的背面；待外延衬底减薄后，采用稀释腐蚀溶液，减小腐蚀溶液温度，在低腐蚀速率下继续蚀刻外延衬底的背面至目标厚度。

进一步，外延衬底减薄工艺为：通过机械研磨的方法去除外延衬底多余部分直至目标厚度。

进一步，外延衬底减薄工艺为：先采用化学腐蚀减薄外延衬底，再继续采用机械研磨减薄外延衬底至目标厚度；或者先采用机械研磨减薄外延衬底，再继续采用化学腐蚀的方法减薄外延衬底至目标厚。