[实用新型]衬底可剥离外延结构、太阳能电池及发光二极管外延结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域，特别提供了一种衬底可剥离外延结构、太阳能电池及发光二极管外延结构。

背景技术

光电技术领域的发展日新月异，其中，三结砷化镓太阳能电池的吸收范围覆盖太阳光大部分波段，是当前所有太阳能电池中转换效率最高。发光二极管（LED）由于其低功耗、尺寸小和可靠性高而作为主要的光源得到迅猛的发展。

衬底剥离技术为太阳能电池、发光二极管向薄膜化发展提供了必要技术支持。衬底的重复性利用也降低了薄膜太阳能电池、薄膜LED的制作成本，且减少制作过程对环境的污染和资源的浪费。因此，采用有效的衬底剥离技术成为薄膜器件发展的重要技术。

现有技术中，通常在衬底与外延层之间设置牺牲层，牺牲层采用AlAs单层膜，由于外延层与牺牲层接触面积小且无法有效释放外延层与牺牲层的连接力，容易导致接触面积内的外延层被拉扯力撕破，为解决所述问题，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供衬底可剥离外延结构，以提高外延层与衬底的剥离速率，且有效解决剥离时外延层容易破损的问题。 

本实用新型的目的之二在于提供衬底可剥离太阳能电池外延结构。

本实用新型的目的之三在于提供具有衬底可剥离发光二极管外延结构。

为达成上述目的，本实用新型的解决方案为：

衬底可剥离外延结构，电池外延结构或外延发光结构与衬底之间设置牺牲层，牺牲层由交替生长的AlInP/AlAs多层结构组成。

进一步，交替生长的AlInP/AlAs多层结构，其交替生长的对数为3-8对。采用3对以上能有效缓冲和释放剥离过程外延层与衬底产生的拉扯力，且随着对数的增加有效缓冲和释放的能力变得更有效。当对数超过8对后腐蚀蚀刻的速率下降明显。因此采用3-8对交替生长的AlInP/AlAs结构为最优选择。

进一步，AlInP层的单层厚度为20-60nm。AlInP层的主要作用是起到缓冲剥离过程外延层与衬底产生的拉扯力，但由于AlInP层蚀刻速率较AlAs层慢，采用厚度不宜厚。

进一步，AlAs层的单层厚度为40-150nm。在蚀刻AlInP层、AlAs层的速率不同，AlAs层的厚度采用40nm以上，蚀刻过程会逐渐产生AlInP层与之相邻的上、下层AlAs层都被蚀刻，形成半悬空的AlInP层，在多组交替生长的AlInP/AlAs牺牲层会产生不同区域的AlAs层被相邻的两层AlInP层弯曲所合闭，但另一层AlAs层相邻的两层AlInP层反而是弯曲张开，从而AlAs层一侧更多地接触腐蚀溶液。导致各层AlAs层及各区域的AlAs层的蚀刻速率不同，促进了整体蚀刻速率的提高。但AlAs层的厚度达到150nm以上时，该效应反而减弱，蚀刻速率降低明显。

进一步，交替生长的AlInP/AlAs多层结构的第一层为AlInP层，且与衬底相邻。

进一步，交替生长的AlInP/AlAs多层结构的最后一层为AlInP层，且与外延层相邻。

进一步，交替生长的AlInP/AlAs多层结构的最后一层为AlInP层的厚度较其它AlInP层厚。

衬底可剥离太阳能电池外延结构，电池外延结构与衬底之间设置牺牲层，牺牲层由交替生长的AlInP/AlAs多层结构组成。

进一步，电池外延结构由下自上依次设置欧姆接触层、顶电池窗口层、顶电池发射区、顶电池基区、顶电池BSF层、中顶电池隧穿结、中电池窗口层、中电池发射区、中电池基区、中电池BSF层、中底电池隧穿结、组分渐变层、底电池窗口层、底电池发射区、底电池基区及底电池BSF层，欧姆接触层与牺牲层相邻。

衬底可剥离发光二极管外延结构，外延发光结构与衬底之间设置牺牲层，牺牲层由交替生长的AlInP/AlAs多层结构组成。

进一步，外延发光结构由下自上依次设置第一型导电层、有源层及第二型导电层，第一型导电层与牺牲层相邻。

一种高效的衬底剥离方法，包括以下步骤：

步骤一，外延发光结构与衬底之间设置牺牲层，牺牲层由交替生长的AlInP/AlAs多层结构组成；

步骤二，采用化学腐蚀液蚀刻和剥离牺牲层。

进一步，所述化学腐蚀液配方为：氢氟酸3-5mol/L；柠檬酸0.5-2mol /L；过氧化氢200-500g/L；水500-800g/L。