多接面太阳能电池制造技术

本发明专利技术提出一多接面太阳能电池结构及其制造方法，包括依序形成一第一光伏接面结构及一第二光伏接面结构；所述的第一光伏接面结构及第二光伏接面结构的至少其中之一包括一不连续光电转换结构。

Multi junction solar cell

The invention provides a multi junction solar cell structure and manufacturing method thereof, including sequentially forming a first photovoltaic junction structure and a second photovoltaic junction structure; at least one of the first photovoltaic junction structure and two photovoltaic junction structure includes a discontinuous photoelectric conversion structure.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一多接面太阳能电池结构及其制造方法。
技术介绍
因应原油资源有限，各式替代能源已被广泛研究及产品化，其中太阳能电 池不管在工业及民生用途，均已达商业生产的程度，III-V族多接面层太阳能电池 (multi-junction solar cell)因其具有高转换效率主要应用于太空或工业电力用途，其 晶片结构例如包括晶格互相匹配的锗/砷化镓/磷化镓铟(Ge/GaAs/fe^nP)系列的三接 面堆叠结构，其最上层以具有较大能隙的(iaxInl-XP(1.85eV ；χ 0. 5)为上部电池(Top cell)，能吸收具有较高能量的光子，即紫外光至可见光范围的波长；GaAs的能隙1. 4&V， 为中间电池(Middlecell)，吸收近红外光范围的波长；锗具有较低的能隙0. 74eV，为底部 电池(Bottom cell)，吸收通过前二叠层电池的红外光范围的波长。由于可吸收的太阳辐射 光谱范围较广，转换效率约30 %以上。
技术实现思路
本专利技术提出一新颖的多接面太阳能电池(multi-junction solar cell)结构及其 制造方法，具有高效率并可改善元件的散热特性。本专利技术一方面提出一多接面太阳能电池的制造方法，包括提供一生长基板、生长 一缓冲层在所述的生长基板之上、生长一接触层在所述的缓冲层上、生长一第一光伏接面 结构在所述的接触层之上、生长一第一隧穿接面结构在所述的第一光伏接面结构之上、生 长一第二光伏接面结构在所述的第一隧穿接面结构之上、形成一光子回收层在所述的第二 光伏接面结构之上、提供一支撑体，并形成一接合层在所述的支撑体之上、利用所述的接合 层接合所述的光子回收层及支撑体、移除所述的生长基板，使裸露出所述的接触层、去除部 分所述的接触层使裸露一部分所述的第一光伏接面结构、形成一第一电极在所述的接触层 上以及形成一第二电极电性连接所述的支撑体、以及形成一抗反射层在所述的第一光伏接 面结构的至少裸露的表面上；其中，至少第一光伏接面结构及第二光伏接面结构的至少其 中之一包括一不连续光电转换结构。在本专利技术的一实施例中，所述的不连续光电转换结构 位于一图形化结构层所定义的多个空腔内。在本专利技术的另一实施例中，所述的不连续光电 转换结构为一量子点层包括多个量子点。本专利技术另一方面提出一多接面太阳能电池结构，包括一支撑体、一接合层位于所 述的支撑体的一表面上、一第一电极位于所述的支撑体的另一表面上、一光子回收层位于 所述的接合层之上、一具有第一能隙的第一光伏接面结构位于所述的光子回收层的另一部 分表面上、一第一隧穿接面结构位于所述的第一光伏接面结构之上、一具有第二能隙的第 二光伏接面结构位于所述的第一隧穿接面结构之上、一接触层位于所述的第二光伏接面结 构的一部分表面上，并与所述的第二光伏接面结构形成欧姆接触、一第二电极位于所述的 接触层之上、以及一抗反射层位于所述的第二光伏接面结构的至少另一部分表面之上；其中，至少第一光伏接面结构及第二光伏接面结构的至少其中之一包括一不连续光电转换结 构。在本专利技术的一实施例中，所述的不连续光电转换结构位于一图形化结构层所定义的多 个空腔内。在本专利技术的另一实施例中，所述的不连续光电转换结构为一量子点层包括多个量子点。附图说明图1 图3显示根据本专利技术的多接面太阳能电池的第一实施例的制造方法及其结 构；图4显示根据本专利技术的第一实施例的图形化结构层；图5 图7显示根据本专利技术的多接面太阳能电池的第二实施例的制造方法及其结 构；图8显示根据本专利技术的的第二实施例的量子点层的能隙示意图；图9显示根据本专利技术的多接面太阳能电池结构的第三实施例。主要元件符号说明1、2、3 多接面太阳能电池；10:生长基板；11 缓冲层；12:接触层；21 第一光伏接面结构；211:第一射极层；212:第一基极层；22:第一隧穿接面结构；221 第一隧穿层；222:第二隧穿层；31 第二光伏接面结构；311 第二射极层；312 第二基极层；32 第二隧穿接面结构；321 第三隧穿层；322:第四隧穿层；40:图形化结构层；41,90 第三光伏接面结构；411,91 第三射极层；412、93 第三基极层；51 光子回收层；60 支撑体；61 接合层；71:第一电极；72:第二 电极；81 抗反射层；92 量子点区；921 覆盖层；922 量子阱层；923:量子点层。具体实施例方式图1 图3公开本专利技术多接面太阳能电池的第一实施例的制造方法及其结构，其 制造方法的详细步骤公开如下步骤一如图1所示，首先提供一生长基板10，其材质包括锗(Ge)、硅锗合金 (SiGe)、或砷化镓(GaAs)，以及生长一缓冲层11于生长基板10之上，其中缓冲层11为与生 长基板10相异的材质且具有与生长基板相匹配的晶格常数，例如为砷化镓(GaAs)或磷化 铟镓(InGaP)；步骤二 形成一接触层12在缓冲层11上，接触层12包括半导体材料，例如为砷化 镓，并且具有一高杂质浓度，例如为大于l*1018cm-3的杂质浓度；步骤三生长一第一光伏接面结构21在接触层12之上，其中，第一光伏接面结构 21及接触层12之间形成一低电阻的欧姆接触；其中第一光伏接面结构21具有一第一能 隙，包括一第一射极层(emitter layer) 211具有第一电性型态，例如为η型、以及一第一基 极层(base layer)212具有相异于第一电性的第二电性型态，例如为ρ型，其中第一射极层 211及第一基极层212具有与生长基板10相匹配的晶格常数，其材质例如包括磷化铝铟镓 (AlaInbGa(1-a-b)P ；0 a,b 1)；步骤四生长一第一隧穿接面结构22在第一光伏接面结构21之上，包括第一隧穿 层221具有第一电性型态，例如为ρ型，及一高于IXlO18cnT3的杂质浓度、以及一第二隧穿 层222具有第二电性型态相异于第一电性型态，例如为η型，及一高于1 X 1018CnT3的杂质浓 度，其中第一隧穿层221及第二隧穿层222具有高杂质浓度及低厚度，例如为小于500埃， 以形成一高导电接面结构；步骤五生长一第二光伏接面结构31在第一隧穿接面结构22之上，其中第二 光伏接面结构31具有一第二能隙小于所述的第一能隙，包括一第二射极层(emitter layer)311具有第一电性型态，例如为η型、以及一第二基极层(base layer) 312具有相异 于第一电性的第二电性型态，例如为P型，其中第二射极层311及第二基极层312具有与生 长基板10相匹配的晶格常数，其材质例如包括砷化镓O^aAs)；步骤六生长一第二隧穿接面结构32于第二光伏接面结构31之上，包括第三隧穿 层321具有第一电性型态，例如为ρ型，及一高于IXlO18cnT3的杂质浓度、以及一第四隧穿 层322具有第二电性型态相异于第一电性型态，例如为η型，及一高于1 X 1018CnT3的杂质浓 度，其中第三隧穿层321及第四隧穿层322具有高杂质浓度及低厚度，例如为小于500埃， 以形成一高导电接面结构；步骤七形成一图形化结构层40在第二隧穿接面结构32之上，图形化结构层40 具有一图案界定出多个空腔，并且裸露出对应空腔区域内的第二隧穿接面结构32的部分 表面；步骤八本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一多接面太阳能电池包括：一支撑体；一第一光伏接面结构位于该支撑体上，用以吸收第一波长范围的光线转换产生第一电流值；及一第二光伏接面结构位于该第一光伏接面结构上，晶格不匹配于第一光伏接面结构，用以吸收相异于第一波长范围的第二波长范围的光线转换产生第二电流值；其中，至少一部分的该第一光伏接面结构或一部分的该第二光伏接面结构包括一不连续光电转换结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽澎，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]