激光光伏电池及光电转换器制造技术

本公开涉及一种激光光伏电池及包含激光光伏电池的光电转换器。所述激光光伏电池具有入光侧和背光侧，从背光侧至入光侧顺序包括：背金属层；在背金属层上方的光反射层；以及在光反射层上方的至少一个子电池；其中，所述背金属层代替衬底作为所述至少一个子电池的支撑基底。

【技术实现步骤摘要】
激光光伏电池及光电转换器
本技术涉及光伏电池领域，尤其涉及一种激光光伏电池及光电转换器。
技术介绍
激光光伏电池是一种将激光光能转换为电能的半导体元器件，具有效率高、体积小、稳定性好等特点。在实际使用中，由于单个电池的电压较小，不能直接作为电子器件的电源，因此为了获得满足要求的输出电压，一般在单个元器件上采用多个子电池串联的方式获得较高的输出电压。串联的方式包括横向串联和纵向串联两种。其中，横向串联的光电转换效率较低，且工艺难度随串联数量的增加而增大。纵向串联通过外延生长方式在衬底上生长多个子电池，子电池之间通过隧穿结实现串联，电池的光电转换效率较高。现有的纵向串联的激光光伏电池中，衬底的存在大幅增加器件的热效应、限制器件光电转换效率的提升并且影响高功率条件下器件的性能，并且不利于在一定的输出电压下进一步减薄电池的厚度。
技术实现思路
本技术的实施例旨在提出一种改进结构的激光光伏电池，以进一步提高激光光伏电池的光电转换效率，减薄电池厚度，提升器件性能。根据本技术的一个方面，提出一种激光光伏电池，具有入光侧和背光侧，从背光侧至入光侧顺序包括：背金属层；在背金属层上方的光反射层；以及在光反射层上方的至少一个子电池；其中，所述背金属层代替衬底作为所述至少一个子电池的支撑基底。根据一些实施方式，所述至少一个子电池包括多个子电池，在相邻两个子电池之间具有隧穿结层。根据一些实施方式，所述光反射层包括金属反射镜层。根据一些实施方式，所述金属反射镜层包括Cu反射镜层、Ag反射镜层和Au反射镜层中的一种。根据一些实施方式，所述光反射层包括布拉格反射层。根据一些实施方式，所述光反射层包括叠层布置的金属反射镜层和布拉格反射层，所述布拉格反射层位于金属反射镜层和子电池之间。根据一些实施方式，所述布拉格反射层包括1-3层交替排列的高折射率材料层和低折射率材料层。根据一些实施方式，所述背金属层包括电极层和电极接触层。根据一些实施方式，所述至少一个子电池包括多个GaAs子电池。根据本技术的另一方面，提出一种激光光伏电池的制备方法，包括：提供衬底；在衬底上外延生长至少一个子电池；在所述至少一个子电池上形成光反射层；在所述光反射层上形成背金属层；以及去除衬底，使得所述背金属层代替衬底作为所述至少一个子电池的支撑基底。根据本技术的另一方面，提出一种光电转换器，包括如上所述的激光光伏电池。根据本技术的实施例的激光光伏电池及其制造方法，通过设置光反射层，可以降低衬底吸收，提高电池的光电转换效率，减薄电池厚度；同时，背金属层代替衬底作为电池的支撑基底，可以有效改善电池的散热性能，提高激光光伏电池的最大工作电流密度。附图说明图1是根据本技术的一个示例性实施例的激光光伏电池的结构示意图；图2是根据图1的激光光伏电池的子电池的结构示意图；图3是根据图1的激光光伏电池的隧穿结层的结构示意图；图4是图1的激光光伏电池的制备方法的流程图；图5是根据本技术的一个示例性实施例的激光光伏电池制备过程中衬底剥离前的结构示意图；图6是制作了背金属层和光反射层并去除了图5的衬底后形成的激光光伏电池的结构示意图；图7是设计根据图6的激光光伏电池的各子电池厚度的原理图；图8是根据本技术的另一个示例性实施例的激光光伏电池的结构示意图；以及图9是根据本技术的另一个示例性实施例的激光光伏电池的结构示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本技术实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。为了清晰起见，在用于描述本技术的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大；并且，本技术一些实施例的附图中，只示出了与本技术构思相关的结构，其他结构可参考通常设计。另外，一些附图只是示意出本技术实施例的基本结构，而省略了细节部分。除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语表示开放的意义，除了明确列举的元件、部件、部分或项目外，并不排除其他元件、部件、部分或者项目。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。可以理解，当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。图1示出了根据本技术的一个示例性实施例的激光光伏电池100的结构示意图。如图1所示，激光光伏电池100具有入光侧A和背光侧B，从背光侧B至入光侧A顺序包括：背金属层70；在背金属层70上方的光反射层80；以及在光反射层80上方的至少一个子电池10；其中，所述背金属层70代替衬底作为至少一个子电池10的支撑基底。本技术的激光光伏电池100通过设置光反射层80，使得在保持电流不变的条件下，提高输出电压和填充因子，从而增加激光光伏电池100的光吸收效率，进而提高电池的光电转换效率，同时，在同样的输出电压下，减薄电池的厚度。另外，以背金属层70代替通常的绝缘衬底作为电池的支撑基底，可以有效改善电池的散热性能、提高激光光伏电池100的最大工作电流密度，从而提高电池的综合性能。进一步地，在本技术的一些实施例中，至少一个子电池10可包括多个子电池，在相邻两个子电池10之间具有隧穿结层20(参照图5)。各个子电池10依靠隧穿结层20进行串联，形成NPN...PNPN或PNP...NPNP式的纵向多结电池结构。各个子电池10可以由相同材料构成，例如可以为GaAs、GaInP或其它III-V族、II-VI族半导体材料。子电池10的数量可根据输出电压设定，输出电压越高所需子电池10的数量越多。隧穿结层20可根据子电池10的材料选择相应的材料。例如，GaAs子电池之间的各个隧穿结层20可以为P+AlxGa1-xAs/N+AlxGa1-xAs隧穿结层，其中x取值为0.22～0.5；GaInP子电池之间的各个隧穿结层20可以为P+A1GaInP/N+A1GaInP异质结隧穿结层。图2示出了根据图1的激光光伏电池100的子电池10的结构示意图，如图2所示，子电池10按远离入光侧A的顺序依次包括N+窗口层101、N+发射区102、P基区103、P+背场层104。以子电池10为GaAs子电池为例，按远离入光侧的顺序依次包括A1GaAs窗口层101、N+型GaAs发射区102、P型GaAs基区103、P+型AlGaAs背场层104。在激光光伏电池100中，子电池10的厚度应保证各个子电池10吸收的光能量均衡，以保证各个子电池10的输出电流接近，而不会出现串联电流被钳位的现象。子电池10的厚度可根据子电池10的数量、电池材料的吸收系数、光反射层80的反射率确定。子电池10中的吸收层通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光光伏电池，具有入光侧和背光侧，从背光侧至入光侧顺序包括：背金属层；在背金属层上方的光反射层；以及在光反射层上方的至少一个子电池；其中，所述背金属层代替衬底作为所述至少一个子电池的支撑基底。

【技术特征摘要】
1.一种激光光伏电池，具有入光侧和背光侧，从背光侧至入光侧顺序包括：背金属层；在背金属层上方的光反射层；以及在光反射层上方的至少一个子电池；其中，所述背金属层代替衬底作为所述至少一个子电池的支撑基底。2.根据权利要求1所述的激光光伏电池，其中，所述至少一个子电池包括多个子电池，在相邻两个子电池之间具有隧穿结层。3.根据权利要求2所述的激光光伏电池，其中，所述光反射层包括金属反射镜层。4.根据权利要求3所述的激光光伏电池，其中，所述金属反射镜层包括Cu反射镜层、Ag反射镜层和Au反射镜层中的一种。5.根据权利要求2所述的激光光伏电池，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明星，吴慧哲，李华，王伟明，
申请(专利权)人：江苏宜兴德融科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32