关键字：砷化镓太阳电池、光伏发电、别墅太阳能发电

目前，砷化镓太阳电池在别墅太阳能发电行业中使用得不是很普遍，在砷化镓太阳光伏发电电池的制备工艺中，待完成外延电池材料生长的Ge片准备、打开反应室盖放片及检查、检査外围条件、N2置换等步骤以后，就得进入太阳光伏发电电池器件制备的工艺，下面是该电池的器件制备工艺流程：

砷化镓太阳电池结构

 

 

1、背面腐蚀及背电极制备

 

在外延过程中，气体能够通过衬底边缘在背表面进行沉积，进而在衬底背面边缘甚至中心区域形成m-v族材料的薄膜。这影响到两个方面：一是可能形成局部的反向P-n结构，影响电池性能；二是阻碍背电极与衬底的接触。所以需要在背电极蒸镀前对衬底背表面进行腐蚀和清洗。背面腐蚀可选用酸性腐蚀液中进行腐蚀处理(腐蚀液配方：硝酸：氢氟酸：冰乙酸=2:1:6〜8)，在光伏发电行业，腐蚀时间由去除的厚度及腐蚀速率所决定。

 

对于背电极制备采用的金属，光伏发电领域的工作人员一般会选用电子束蒸镀金属，其控制的参数主要为真空度、蒸镀速率、蒸镀时间。

 

2、正面光刻及蒸镀电极

 

光刻工序主要目的是：应用光刻胶光刻显影工艺在太阳电池正表面制备出栅线图形。虽然正面电极的蒸镀过程所选用的金属不同，但基本与背电极流程相同。其中，不同之处为正面的金属大部分蒸镀在光刻胶上，因此需要在蒸镀过程中控制蒸镀速率和外延片表面温度，以防止温度过高导致光刻胶图形变化。

 

3、剥离及套刻

 

剥离工艺是光伏发电领域的一门重要技术，即通过去除光刻胶的溶液，使非正面电极区的光刻胶及附着其表面的金属去除，使表面仅存留设计所需的正面电极。套刻工艺即：应用光刻胶保护主电极焊接区，防止蒸镀减反射膜时氧化物将焊接区覆盖。

 

4、选择性腐蚀及蒸镀减反射膜

 

在三结砷化镓太阳光伏发电电池设计的过程中，外延层的最表面为金属接触层，一般称为子层，该层的主要作用是通过高浓度的掺杂，使半导体与表面金属更加容易形成欧姆接触，同 时能够防止金属对结区的过扩散引起的P-n结损坏。别墅太阳能发电行业的科研人员发现：除了正面电极附着的区域外，其他区域的帽子层则需要去除，使后续蒸镀的减反射膜能够与帽子层下的外延层一起形成利于光吸收的薄膜体系。由于帽子层（n-GaAs材料)与窗口层（AllnP材料）是紧密连接在一起的，而且同属于m-v族材料，一般选择柠檬酸和双氧水体系对帽子层进行腐蚀去除。其原因为该溶液对两种材料的腐蚀速率相差很大，因此称该工艺为选择性腐蚀。三结砷化镓太阳电池减反射膜采用Ti0x/Al203双层膜体系，一般采用电子束真空蒸发工艺。

 

5、合金

 

当正、背电极及减反膜蒸镀完工后，这时需要对太阳电池外延片进行合金工艺。其目的是使表面膜系更加牢固地附着在半导体表面。

 

6、划片及边缘腐蚀

 

划片目的是将外延片按设计的电池尺寸划分成单片太阳电池。主要控制的参数有划片速率、刀高等。另外，三结砷化镓太阳电池划片后会通过化学边缘腐蚀的工艺对边缘外延层的机械损伤进行处理。

 

7、性能测试

 

三结砷化镓太阳电池的电性能测试是通过太阳模拟器照射在太阳电池上，测试太阳电池工作状态的J-V特性的过程。

 

8、可靠性测试

 

按三结砷化镓太阳电池产品规范，可靠性测试主要有反向偏置、稳态湿热、温度 冲击、带电粒子辐照等。

 

以上为砷化镓太阳电池的器件制备工艺，目前在光伏发电行业被普遍使用，但尚未普及到别墅太阳能发电领域，因此，还需一段时间。