[发明专利]正负电极同侧的多结砷化镓太阳电池芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正负电极同侧的多结砷化镓太阳电池芯片及其制备方法，在P型Ge衬底上用MOCVD方法形成外延多结电池结构后，采用化学腐蚀等方法形成沟槽，并对沟槽进行绝缘填充，进而用电子束蒸镀上金属电极，将电池受光面的负电极引到电池背面，使正、负电极同处于电池的背面。采用本发明制备的太阳电池芯片，可以免于在电池受光面进行电极焊接，降低了在受光面进行焊接的电池损伤及污染风险，提高封装良率；另外，可方便电池直接焊接在带有串并联电路设计的基板上，可降低在电池受光面进行焊接时，与电极焊接在一起的互联片易与电池侧壁接触而短路的风险，提高电池的可靠性。

技术领域

本发明涉及太阳电池的技术领域，尤其是指一种正负电极同侧的多结砷化镓太阳电池芯片及其制备方法。

背景技术

业内习知，多结砷化镓太阳电池作为第三代太阳电池，具有转化效率高、温度特性好、耐辐照性能强和重量轻等优点，目前已广泛应用于地面聚光光伏系统和空间电源系统。

传统的三结砷化镓太阳电池芯片的制备方法为：在P型Ge衬底上依次制备N型GaInP成核层、N型GaInAs缓冲层、中底电池隧穿结、GaInAs子电池、中顶电池隧穿结、GaInP顶电池、N型AlInP窗口层、N型GaInAs帽子层，形成外延层的完整结构；然后分别在Ge衬底背面和外延层面制作正电极和负电极，并退火形成良好的欧姆接触。通过选择性腐蚀的方法，腐蚀掉非负电极区域的帽子层；最后通过光刻和电子束蒸镀的方法，制备减反射膜，露出电极区域以供电性测试和封装焊接。这种结构的太阳电池及其制备方法，具有以下缺点：

1、减反射膜蒸镀前需要光刻工艺，且蒸镀时温度较高，对光刻胶的耐热性能要求较高；

2、位于电池受光面一侧的负电极，无绝缘介质保护，为提高电池可靠性及方便焊接，一般需要采用贵金属Au作为电极最上层的材料；

3、电池的正电极和负电极分别位于电池背面一侧和电池的受光面一侧，对电池受光面一侧的负电极进焊接时，易对电池产生损伤及污染，影响电池的性能及外观；

4、焊接的负电极金属互连片，有与电池侧壁接触从而造成短路的风险，影响电池的可靠性；

5、电池的正电极和负电极分别位于电池的两侧，不易对多个电池进行串并联设计。

若能设计一种新型多结砷化镓太阳电池结构，解决上述缺点，无疑将提高电池封装良率及可靠性、方便电池串并联封装系统设计，对砷化镓太阳电池在各能源需求领域的广泛应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种正负电极同侧的多结砷化镓太阳电池芯片及其制备方法，将电池受光面的负电极引到电池背面，使正、负电极同处于电池的背面，可以免于在电池受光面进行电极焊接，降低了在受光面进行焊接的电池损伤及污染风险，提高封装良率；另外，可方便电池直接焊接在带有串并联电路设计的基板上，可降低在电池受光面进行焊接时，与电极焊接在一起的互联片易与电池侧壁接触而短路的风险，提高电池的可靠性。