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引言
對基于III-V半導(dǎo)體納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多結(jié)太陽能電池(MJSC)的關(guān)注是由于它們太陽能到電能的高效轉(zhuǎn)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(guān)。反過來，MJSC中光活性p-n連接數(shù)量的增加導(dǎo)致光流總值的自然下降，從而導(dǎo)致光活性p-n結(jié)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(chǎn)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(xué)蝕刻工藝中將InGaP/Ga(In)As/Ge外延晶片分離成單個元件，這產(chǎn)生了平滑的蝕刻輪廓。為了評估制造的多結(jié)太陽能電池的質(zhì)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。
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實驗
為了制造三結(jié)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(jié)構(gòu)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(xué)蝕刻，將異質(zhì)結(jié)構(gòu)分離成芯片。之后，完成了臺面?zhèn)缺陔娊橘|(zhì)的鈍化，并在異質(zhì)結(jié)構(gòu)的前端應(yīng)用了反反射涂層。
圖1中的圖像顯示，InGaP/Ga(In)As/Ge納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層的蝕刻速度的差異導(dǎo)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(zhì)量有負面影響，并導(dǎo)致漏電流增加。
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圖1?兩級蝕刻工藝制備的系膜側(cè)壁掃描電鏡圖像：(a)沒有布拉a格反射器的InGaP/Ga(In)As/Ge異質(zhì)結(jié)構(gòu)，(b)帶布拉格反射器的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中1-InGaP/Ga(In)作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)，2-Gep-n結(jié)和襯底，3-布拉格反射器。
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特征分析
為了評估所開發(fā)技術(shù)制備的MJSCs的質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的單階段蝕刻工藝的技術(shù)，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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)中主導(dǎo)電流流動機制的影響。已經(jīng)確定，新技術(shù)的使用導(dǎo)致更平滑的MJ SC臺面?zhèn)缺?，這反過來又具有側(cè)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。
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結(jié)論
本文講述了一種生長后的技術(shù)，其中外延晶片的最終分離成芯片是在一個單級濕式化學(xué)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(zhuǎn)換效率計算，研究了MJSC的介膜側(cè)壁形狀對SC結(jié)構(gòu)在不同照明水平(AM0,1367W/m2)中主導(dǎo)電流機制的影響。結(jié)果表明，使用新技術(shù)可使MJSC介膜側(cè)壁更平滑，使側(cè)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。
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