引言

對基于III-V半導體納米異質結構的多結太陽能電池(MJSC)的關注是由于它們太陽能到電能的高效轉化。MJSC參數(shù)的進一步改善通常與通過增加更多的光活性p-n連接和通過稀釋底物來減少單個SCs的重量來提高效率有關。反過來，MJSC中光活性p-n連接數(shù)量的增加導致光流總值的自然下降，從而導致光活性p-n結的空間電荷區(qū)(SCR)電流的“重組”和“隧道陷阱”（過量）機制對SC效率的影響更大。這對MJSC的效率產生了負面影響。

在這項工作中，我們提出了一種生長后制造工藝，其中在單階段濕化學蝕刻工藝中將InGaP/Ga(In)As/Ge外延晶片分離成單個元件，這產生了平滑的蝕刻輪廓。為了評估制造的多結太陽能電池的質量，在電流密度為(110-12-10A/cm2)和電壓為(0 - 3)伏的情況下，直接在外延晶片上測量J-V特性。我們已經(jīng)證明，具有InGaP/Ga(In)As/Ge外延晶片的單階段分離蝕刻的生長后工藝允許制造具有非常相似的J-V特性。

實驗

為了制造三結太陽能電池芯片的實驗，InGaP/Ga(In)As/Ge納米異方差通過MOCVD外延生長在摻雜到1·1018cm-3水平的鍺p基板上?；缀穸葹?20-150μm，結構總厚度約為6微米。生長后，在頂部n層（Au(Ge)/Ni/Au）和p基底（Ag(Mn)/Ni/Au）上形成歐姆接觸。

在最后階段，通過正面的光刻膠掩模進行化學蝕刻，將異質結構分離成芯片。之后，完成了臺面?zhèn)缺陔娊橘|的鈍化，并在異質結構的前端應用了反反射涂層。

圖1中的圖像顯示，InGaP/Ga(In)As/Ge納米異質結構的不同層的蝕刻速度的差異導致具有突起和不規(guī)則性的臺面?zhèn)缺诘男纬?。這對施加到每個單元的臺面?zhèn)缺诘谋Ｗo層的質量有負面影響，并導致漏電流增加。

J-V特征分析

為了評估所開發(fā)技術制備的MJSCs的質量，我們直接在外延晶片上測量了暗J-V特性。利用從暗J-V特性中評估效率的方法，確定了主要的電流輸運機制，并計算了SC效率(AM0)。

實驗數(shù)據(jù)表明即使沒有鈍化，使用單階段工藝制造的結構具有指數(shù)前因子J0t、J0rd、J0d的值，平均比使用兩階段工藝隨后施加Si3N4鈍化層時低十倍。

使用開發(fā)的用于InGaP/Ga(In)As/Ge結構的單階段蝕刻工藝的技術，MJ SCs可以被制造成具有非常相似的暗J-V特性。通過對MJ SC暗電流-電壓特性參數(shù)的分析和轉換效率的后續(xù)計算，研究了不同照度(AM0，1367 W/m2)下MJ SC臺面?zhèn)缺谛螤顚C結構中主導電流流動機制的影響。已經(jīng)確定，新技術的使用導致更平滑的MJ SC臺面?zhèn)缺冢@反過來又具有側壁的良好鈍化，降低了漏電流并提高了具有改進特性的元件的成品率。

結論

本文講述了一種生長后的技術，其中外延晶片的最終分離成芯片是在一個單級濕式化學蝕刻過程中完成的。在用≤80μm厚的薄外延晶片制造光伏電池時，所實現(xiàn)的高精度蝕刻工藝尤為重要。通過分析MJSC暗電流-電壓特性的參數(shù)和隨后的轉換效率計算，研究了MJSC的介膜側壁形狀對SC結構在不同照明水平(AM0,1367W/m2)中主導電流機制的影響。結果表明，使用新技術可使MJSC介膜側壁更平滑，使側壁鈍化良好，降低了泄漏電流，提高了元素的屈服比，提高了特性。

審核編輯：符乾江