本发明涉及太阳能电池技术领域，更为具体的说，涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
三结砷化镓太阳能电池具有光电转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，在空间飞行器电源系统和地面高倍聚光光伏电站中得到广泛的应用，并已完全取代晶硅太阳能电池成为空间飞行器的主电源，如应用于火箭中。现有的三结砷化镓太阳能电池虽然性能优良，但是，现有三结砷化镓太阳能电池重量较大且缺乏柔性，增加了空间飞行器太阳能电池板的重量和体积。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法，通过将衬底基板减薄以降低柔性薄膜太阳能电池的重量和占用体积，且能够使柔性薄膜太阳能电池具有更高效的功率质量比，进而减小空间飞行器太阳能电池板的重量和体积；同时，通过化学减薄溶液对衬底基板进行减薄能够保证外延片的机械强度高、且厚度均匀；此外，在对衬底基板进行减薄后通过抛光溶液进行抛光处理，能够进一步提高外延片的机械强度。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种柔性薄膜太阳能电池的制作方法，包括：
提供一外延片，所述外延片包括衬底基板及生长于所述衬底基板一表面的电池外延层；
形成包覆所述外延片的保护膜层，所述保护膜层对应所述衬底基板背离所述电池外延层一侧为镂空区；
将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度；
采用抛光溶液对所述衬底基板背离所述电池外延层一侧表面进行抛光处理；
去除所述保护膜层；
在所述电池外延层背离所述衬底基板一侧依次形成正面栅电极及减反射层，且在所述衬底基板背离所述电池外延层一侧形成背面电极。
可选的，所述保护膜层包括：
包覆所述外延片的光刻胶膜层；
以及，包覆所述光刻胶膜层的pe膜层。
可选的，将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度，包括：
将所述外延片浸入化学减薄溶液中，控制所述外延片静止浸泡，以对所述衬底基板进行减薄至预设厚度。
可选的，将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度，包括：
将所述外延片浸入化学减薄溶液中；
浸泡预设时间后取出所述外延片，将所述外延片翻转180度再次浸入所述化学减薄溶液；
重复上述步骤多次直至对所述衬底基板进行减薄至预设厚度。
可选的，在浸泡预设时间后取出所述外延片后、且在将所述外延片翻转180度再次浸入所述化学减薄溶液前，还包括：
对所述化学减薄溶液进行搅拌。
可选的，所述背面电极包括电极区和应力释放区。
可选的，所述电极区由多个块状电极组成；
以及，相邻块状电极之间的间隙形成所述应力释放区，且所述电极区和应力释放区呈网格状分布。
可选的，所述电池外延层为三结砷化镓电池外延层。
可选的，所述衬底基板为锗衬底基板。
相应的，本发明还提供了一种柔性薄膜太阳能电池，所述柔性薄膜太阳能电池采用上述的柔性薄膜太阳能电池的制作方法制作而成。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法，包括：提供一外延片，所述外延片包括衬底基板及生长于所述衬底基板一表面的电池外延层；形成包覆所述外延片的保护膜层，所述保护膜层对应所述衬底基板背离所述电池外延层一侧为镂空区；将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度；采用抛光溶液对所述衬底基板背离所述电池外延层一侧表面进行抛光处理；去除所述保护膜层；在所述电池外延层背离所述衬底基板一侧依次形成正面栅电极及减反射层，且在所述衬底基板背离所述电池外延层一侧形成背面电极。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，通过将衬底基板减薄以降低柔性薄膜太阳能电池的重量和占用体积，且能够使柔性薄膜太阳能电池具有更高效的功率质量比，进而减小空间飞行器太阳能电池板的重量和体积；同时，通过化学减薄溶液对衬底基板进行减薄能够保证外延片的机械强度高、且厚度均匀；此外，在对衬底基板进行减薄后通过抛光溶液进行抛光处理，能够进一步提高外延片的机械强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法的结构示意图；
图2a-图2f为图1中各步骤相应结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种对衬底基板减薄过程的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种背面电极的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，三结砷化镓太阳能电池具有光电转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，在空间飞行器电源系统和地面高倍聚光光伏电站中得到广泛的应用，并已完全取代晶硅太阳能电池成为空间飞行器的主电源，如应用于火箭中。现有的三结砷化镓太阳能电池虽然性能优良，但是，现有三结砷化镓太阳能电池重量较大且缺乏柔性，增加了空间飞行器太阳能电池板的重量和体积。
基于此，本申请实施例提供了一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法，通过将衬底基板减薄以降低柔性薄膜太阳能电池的重量和占用体积，且能够使柔性薄膜太阳能电池具有更高效的功率质量比，进而减小空间飞行器太阳能电池板的重量和体积；同时，通过化学减薄溶液对衬底基板进行减薄能够保证外延片的机械强度高、且厚度均匀；此外，在对衬底基板进行减薄后通过抛光溶液进行抛光处理，能够进一步提高外延片的机械强度。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图4对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种柔性薄膜太阳能电池的制作方法的流程图，其中，柔性薄膜太阳能电池的制作方法包括：
s1、提供一外延片，所述外延片包括衬底基板及生长于所述衬底基板一表面的电池外延层；
s2、形成包覆所述外延片的保护膜层，所述保护膜层对应所述衬底基板背离所述电池外延层一侧为镂空区；
s3、将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度；
s4、采用抛光溶液对所述衬底基板背离所述电池外延层一侧表面进行抛光处理；
s5、去除所述保护膜层；
s6、在所述电池外延层背离所述衬底基板一侧依次形成正面栅电极及减反射层，且在所述衬底基板背离所述电池外延层一侧形成背面电极。
本申请实施例提供了一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法，包括：提供一外延片，所述外延片包括衬底基板及生长于所述衬底基板一表面的电池外延层；形成包覆所述外延片的保护膜层，所述保护膜层对应所述衬底基板背离所述电池外延层一侧为镂空区；将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度；采用抛光溶液对所述衬底基板背离所述电池外延层一侧表面进行抛光处理；去除所述保护膜层；在所述电池外延层背离所述衬底基板一侧依次形成正面栅电极及减反射层，且在所述衬底基板背离所述电池外延层一侧形成背面电极。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过将衬底基板减薄以降低柔性薄膜太阳能电池的重量和占用体积，且能够使柔性薄膜太阳能电池具有更高效的功率质量比，进而减小空间飞行器太阳能电池板的重量和体积；同时，通过化学减薄溶液对衬底基板进行减薄能够保证外延片的机械强度高、且厚度均匀；此外，在对衬底基板进行减薄后通过抛光溶液进行抛光处理，能够进一步提高外延片的机械强度。
下面结合制作流程各步骤对应的结构示意图对本申请实施例提供的制作方法进行详细说明。具体结合图1至图2f所示示意图，其中，图2a-图2f为图1中各步骤相应结构示意图。
参考图2a所示，对应步骤s1，提供一外延片，外延片包括衬底基板100及生长于衬底基板100一表面的电池外延层200。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述衬底基板可以为锗衬底基板，其中，锗衬底基板的初始厚度可以不小于140微米，对此衬底基板材质和初始厚度范围本申请不做具体限制。
以及，本申请实施例提供的所述电池外延层可以为三结砷化镓电池外延层，即提供衬底基板后，在衬底基板的生长面依次生长形核层、中电池、隧穿层、顶电池而形成电池外延层。此外，当电池外延层为三结砷化镓电池外延层时，还可以在形成顶电池后再依次形成欧姆接触层和外延保护层；其中，在后续制作正面栅电极时，需要将外延保护层去除后，在欧姆接触层上形成正面栅电极，而后将欧姆接触层对应正面栅电极区域以外的部分腐蚀掉。
参考图2b所示，对应步骤s2，形成一包裹外延片的保护膜层300，且保护膜层300对应衬底基板100背离电池外延层200一侧为镂空区。
本申请实施例提供的保护膜层的作用主要为在后续进行化学减薄等过程中，保护外延片的侧面及外延电池层一侧表面，避免上述区域被化学减薄溶液等腐蚀。
在本申请一实施例中，为了保证保护膜层更加有效的保护外延片，本申请实施例提供的保护膜层可以为多结构。参考图2b所示，本申请实施例提供的所述保护膜层300包括：
包覆所述外延片的光刻胶膜层310；
以及，包覆所述光刻胶膜层310的pe(polyethylene，聚乙烯)膜层320，其中，通过双层保护膜层的结构，对保护外延片侧面和电池外延层表面不被腐蚀起到更有力的保障。
在形成保护膜层过程中，首先，在外延片的侧面及外延电池层的表面涂覆光刻胶，其中，光刻胶可以为正性光刻胶；而后，对光刻胶进行坚膜处理得到光刻胶层；最后，在光刻胶层表面粘附一层pe膜层得到保护膜层。
参考图2c所示，对应步骤s3，将形成保护膜层后的外延片浸入化学减薄溶液中，以对衬底基板100背离外延电池层200一侧开始进行减薄，直至减薄至预设厚度。此外，在对衬底基板进行减薄完毕后，可以采用去离子水对整体结构的表面进行清洗。
在外延片上形成保护膜层后进行配制化学减薄溶液，化学减薄溶液可以选取hf、hno3、ch3cooh、h2so4、h3po4、hclo、hbr、hmno4等酸性材料中的一种或多种与水进行配制，最终得到化学减薄溶液的浓度范围不大于75％，而后在减薄过程中可以采用减薄工艺温度范围为0摄氏度～85摄氏度，包括端点值，以及，采用减薄工艺时间为不大于100分钟，最终将衬底基板减薄至预设厚度。其中，在本申请实施例提供的衬底基板的初始厚度为140微米时，可以将衬底基板减薄至100微米～105微米，包括端点值。
在本申请一实施例中，本申请提供的将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度，包括：
将所述外延片浸入化学减薄溶液中，控制所述外延片静止浸泡，以对所述衬底基板进行减薄至预设厚度，其中，在将外延片浸入化学减薄溶液中后，控制外延片静止不动进行浸泡，以最终得到厚度均匀、性能稳定的外延片，避免外延片发生抖动而影响减薄效果。
以及，本申请实施例提供的减薄过程还可以每隔一定时间后取出翻转再次浸泡进行减薄。具体参考图3所示，为本申请实施例提供的一种对衬底基板减薄过程的流程图，其中，本申请实施例提供的将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度，包括：
s11、将所述外延片浸入化学减薄溶液中；
s12、浸泡预设时间后取出所述外延片，将所述外延片翻转180度再次浸入所述化学减薄溶液；
s13、重复上述步骤s12多次直至对所述衬底基板进行减薄至预设厚度。
在对衬底基板进行减薄过程中，在将外延片浸入化学减薄溶液后，可以控制外延片静止浸泡，而经过预设时间后将外延片取出翻转180度(即初始进入外延片时为将外延片竖直浸入化学减薄溶液，也就是将外延片侧面朝下浸入，而后经预设时间后翻转180度，使得外延片初始底面变为顶面、而初始顶面变为底面)，而后再次将外延片浸入化学减薄溶液进行减薄处理，重复上述过程多次直至将衬底基板减薄至预设厚度，采用此方式对衬底基板进行减薄能够大大提高减薄速率，节省制作时间而提高制作效率。在本申请一实施例中，预设时间可以为10分钟，对此本申请不做具体限制。
进一步的，在浸泡预设时间后取出所述外延片后、且在将所述外延片翻转180度再次浸入所述化学减薄溶液前，还包括：
对所述化学减薄溶液进行搅拌，其中，对化学减薄溶液进行搅拌，能够使化学减薄溶液中的反应生成物无序的漂浮在溶液中，而避免反应生成物沉积在溶液底部而导致粘附在外延片上的情况出现。
参考图2d所示，对应步骤s4，采用抛光溶液对衬底基板100背离电池外延层200一侧表面进行抛光处理。此外，在抛光处理完毕后，可以采用去离子水对整体结构的表面进行清洗。
在对衬底基板进行减薄完毕后，需要对衬底基板背离电池外延层一侧表面进行抛光处理，进而能够提高外延片的机械强度。首先需要配制抛光溶液，本申请实施例提供的抛光溶液可以采用hf、h2so4和h2o2材料与水进行配制，最终得到的抛光溶液的浓度不大于75％，而后在抛光过程中可以采用抛光工艺温度范围为0摄氏度～85摄氏度，包括端点值，以及，采用抛光工艺时间为不大于30分钟。
参考图2e所示，对应步骤s5，去除保护膜层300。
在本申请实施例提供的保护膜层包括光刻胶层和pe薄膜时，可以将外延片浸入丙酮溶液中进行去除保护膜层，以将pe膜层和光刻胶层去除，而后对外延片进行有机清洗，烘箱烤干处理。
参考图2f所示，对应步骤s6，在电池外延层200背离衬底基板100一侧依次形成正面栅线电极400及减反射层500，且在衬底基板100背离电池外延层200一侧形成背面电极600。
在本申请实施例提供的电池外延层可以为三结砷化镓电池外延层时，且在形成顶电池后再依次形成有欧姆接触层和外延保护层时，首选需要去除外延保护层，而后在欧姆接触层的表面上制作正面栅电极；然后，采用腐蚀技术去除欧姆接触层对应正面栅电极区域以外的部分；最后，在正面栅电极对应区域外进行减反射膜的蒸镀。
在本申请一实施例中，本申请提供的正面电极厚度不大于20微米。以及，本申请实施例提供的减反射膜可以为双层膜结构，还可以为三层膜结构，且减反射膜的厚度范围不大于10微米，其中，双层膜结构可以为依次形成的tio2层和al2o3层，三层膜结构可以为依次形成的ti3o5层、sio2层和mgf层。
以及，本申请实施例提供的所述背面电极可以包括电极区和应力释放区，其中，背面电极可以采用应力释放区将电极区和外延片间的应力释放，避免电极区和外延片间的应力过大而出现外延片翘曲的情况出现。
参考图4所示，为本申请实施例提供的一种背面电极的结构示意图，其中，本申请实施例提供的所述电极区由多个块状电极610组成；
以及，相邻块状电极610之间的间隙620形成所述应力释放区，且所述电极区和应力释放区呈网格状分布。
在制作网格状分别的背面电极时，可以形成光刻胶掩膜对应力释放区进行遮盖，而后在蒸镀背面电极材质后，对光刻胶掩膜进行剥离得到背面电极。本申请实施例提供的背面电极的材质可以为ti、al、au、pd、ag，还可以为上述材质形成的叠层结构，对此本申请不作具体。此外，本申请实施例提供的背面电极厚度不大于20微米。
其中，若以上述方法为基础对大片衬底基板进行的制作，还需要在制作电极完毕后进行分割裂片得到单个太阳能电池。
相应的，本申请实施例还提供了一种柔性薄膜太阳能电池，所述柔性薄膜太阳能电池采用上述任意一实施例提供的柔性薄膜太阳能电池的制作方法制作而成。
本申请实施例提供了一种柔性薄膜太阳能电池及其制作方法，包括：提供一外延片，所述外延片包括衬底基板及生长于所述衬底基板一表面的电池外延层；形成包覆所述外延片的保护膜层，所述保护膜层对应所述衬底基板背离所述电池外延层一侧为镂空区；将所述外延片浸入化学减薄溶液中，对所述衬底基板进行减薄至预设厚度；采用抛光溶液对所述衬底基板背离所述电池外延层一侧表面进行抛光处理；去除所述保护膜层；在所述电池外延层背离所述衬底基板一侧依次形成正面栅电极及减反射层，且在所述衬底基板背离所述电池外延层一侧形成背面电极。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过将衬底基板减薄以降低柔性薄膜太阳能电池的重量和占用体积，且能够使柔性薄膜太阳能电池具有更高效的功率质量比，进而减小空间飞行器太阳能电池板的重量和体积；同时，通过化学减薄溶液对衬底基板进行减薄能够保证外延片的机械强度高、且厚度均匀；此外，在对衬底基板进行减薄后通过抛光溶液进行抛光处理，能够进一步提高外延片的机械强度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。