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GaAs太阳电池帽层腐蚀研究——GaAs/AlGaAs薄膜体系的选择性腐蚀
q92。( I】。(}一l 维普资讯
第 20卷 第 2期 太 阳 能 学 报 Vo1.20,No.2
l999年 4月 ACTA ENERG IAE SOIAR1S SIN1CA ^口r.1999
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GAs太阳电池帽 腐蚀研究
GaAs/AIGaAs薄膜体系的选择性腐蚀
公延宁汪乐莫金玑夏冠群 1呷 1]卜
公延宁 汪 乐 莫金玑 夏冠群 l 。J‘ J
- 7
(中国科学院上海冶金研究所 上海 Z00050) 一 f ,
文 摘t由矿一GaAs帽层和p—AI,Ga1--aAs(x=0·8—0.0)窗口层构成的异质薄膜体系是 GaAs太
阳电池器件 中l舯常规结构 。对该异质结构的只腐蚀 GaAs而不腐蚀 AIGaAs的选择性腐蚀工艺是
GaAs太阳电池蒯备过程中的一道关键工序。针对传统腐蚀工艺中出现的腐蚀后 露出的 AIGaAs
表面呈现彩色的问题 ,从改进腐蚀藏配方角度 .围绕通常采用的氨水一双氧水 (NHOH-HO。)腐蚀
藏体系.对该问题作 了探^细致的专门研究,并与柠檬酸一双 氧水 (c O-HO )和柠檬酸一柠檬酸
钾一双氧水 (cH·—O-KceHO HzOz)腐蚀藏体系作对 比,最终得到 了较满意的氨水一双氧水一磷酸
(NFLOH—H…O HaPO.)新腐蚀藏体系。这种腐蚀液体系不仅可在较宽的溶液浓度范国内实现对高
AI组分GaAs/AIGaAs异质结构的选择性腐蚀.而且也不会对露出的AIGaAs外观产生明显影响。
与硅比较,GaAs为直接跃迁半导体,禁带宽度 1.424eV,与太阳光谱 匹配 良好 ,因而具有
更高的理论光 电转换效率 }其吸收系数很大 ,适合制作薄膜电池;此外 ,它还有耐高温、抗辐照、
寿命长等优点,很语舍太空应用。GaAs太阳电池已引起人们很大关注,被认为是可用作太空
主电源的新一代高性能太阳电池 。
为获得高效率 GaAs太 阳电池,常采用多层薄膜异质结构,就单结而言,较常见的为有帽
层的PPNN型 ,如图1所示。在该 电池自q爱光一侧有一宽带隙的P—AIGaAs层,它与内侧窄带
隙的P—GaAs层结合 ,将 自身的透射光谱与p-GaAs层的吸收光谱相重的区域围成一较宽的光
谱范围,从而对照射到太阳电池上的光起到 “窗 口”作用。由于高Al组分的AIGaAs/GaAs异
质结构的窗口光谱与太 阳光谱较匹配 (太阳光在0.4—0.71tm波长之间辐照度最大 “],而能量
在窗口范围 臣, 。一E。.n 内的光予对应的波长为 0.5一o.9m),且还使导带呈较大的不连
续性,能对光生少子起到反射器的作用,因而使 电池对该光谱范围内的光有很灵敏的光 电特
性,有效增强了它对太阳能的利用。通常将AlGa As居中的Al含量 z定为 0.8一o.9,厚度
一 般在0.1m以下,通常为 0.04m左右,对P—AIGaAs窗 口层的空穴浓度虽未作特 4要求.
但通常崔 lo~%m。数量级 。p+_GaAs,冒层的空穴浓度通常高达 i0”cm 数量级 ,厚度一般在
0.21zm左右。’帽层是为了避免固高 Al组分 的AIGaAs层直接与大气接触而引起的氧沾污和
奉文 1998-0~一-90收到
维普资讯
太 阳 能 学 报 2O卷
A1zOa高阻膜的形成而设置的,此外,它还可实现与正面 电极 问 良好 的欧姆接触 ,并能防止 电
极金属扩散到电池深处。真正作为光敏面的是帽层下的A1GaAs层 ,它可采用选择性化学腐蚀
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