一种InGaN/Si双结太阳能电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种InGaN/Si双结太阳能电池的制备方法，包括在n-Si衬底上依次生长AlN成核层、GaN缓冲层、n-InxGa1-xN层和p-InxGa1-xN层，并蒸镀正、负电极，其特点是：①在n-Si衬底和AlN成核层之间制p-Si层；②在p-InxGa1-xN层上制半透明电流扩展层；③在n-Si衬底背面制负电极。本发明由于在n-Si衬底和AlN成核层之间有p-Si层，p-Si层与n-Si衬底形成了Si底电池，易于制备、电池总转换效率高；蒸镀半透明电流扩展层，抗辐射能力强，电池使用寿命长；负电极蒸镀于n-Si衬底下面，简化了工艺，降低了成本，还可当反射镜使用，进一步提高了电池的总转换效率。

主权项

一种InGaN/Si双结太阳能电池的制备方法，制备过程包括选用清洗后的n‑Si作为衬底；采用金属有机化学气相沉积技术即MOCVD在n‑Si衬底上面生长AlN成核层；在AlN成核层上生长GaN缓冲层；在GaN缓冲层上生长n‑InxGa1‑xN层；在n‑InxGa1‑xN层上生长p‑InxGa1‑xN层，以及蒸镀正、负电极，其特征在于：制备过程中还包括以下步骤：①在所述n‑Si衬底和AlN成核层之间形成p‑Si层所述n‑Si衬底上面生长AlN成核层前，通入流量20‑40mL/min的TMAl和流量2‑5L/min的NH3，在500‑700℃时，Al原子开始扩散到n‑Si层中替代Si原子，形成表面高掺杂，然后升温至1000‑1100℃，Al原子进一步扩散，与n‑Si衬底形成结深0.01‑0.5um的p‑Si层，p‑Si层上面生长出厚度50‑100nm的所述的AlN成核层；AlN成核层和n‑Si层之间形成的p‑Si层与n‑Si层构成了Si底电池；②在所述p‑InxGa1‑xN层上蒸镀半透明电流扩展层将生长p‑InxGa1‑xN层后的衬底和ITO材料置于电子束蒸发设备中，真空度设置为10‑4Pa以下，同时通入流量为2‑5sccm的氧气，温度为150‑300℃时，蒸镀1‑3小时，p‑InxGa1‑xN层上形成150‑350nm厚的ITO膜；取出蒸镀后的材料，再放入退火炉中，350‑500℃的N2环境下，退火10‑20分钟，随炉冷却至常温，p‑InxGa1‑xN层上的ITO膜为半透明电流扩展层；在半透明电流扩展层上光刻出深度为50‑100nm的正电极区域，半透明电流扩展层的其余部分被光刻胶覆盖形成保护区；在所述的正电极区域蒸镀正电极；③在n‑Si衬底背面蒸镀负电极将n‑Si衬底的背面朝上，置于电子束蒸发设备中，在n‑Si衬底的背面上蒸镀Ti/Pd/Ag负电极，即完成InGaN/Si双结太阳能电池的制作。