[實(shí)用新型]一種太陽(yáng)能電池

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920036706.8
• 申請(qǐng)日: 2009-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201425943Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁朝剛;孫強(qiáng);雷威;張曉兵;孫彥錚;許軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號(hào): H01L31/042
• 分類號(hào): H01L31/042
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池，特別是涉及一種含有量子阱結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。

二、背景技術(shù)

三結(jié)GaInP/GaAs/Ge太陽(yáng)能電池是目前世界上轉(zhuǎn)換效率最高的太陽(yáng)能電池。但是要進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)換效率，需要解決三結(jié)電池中存在的三個(gè)子電池電流匹配不好的問(wèn)題。在現(xiàn)有的三結(jié)電池中，中間子電池的電流小于頂電池與底電池，造成最終的輸出電流受限于中間子電池，使得頂電池與底電池的部分電流無(wú)法利用，給進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率造成困難。

三、發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，以改善三個(gè)子電池的電流匹配，提高三結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)方案：本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

一種太陽(yáng)能電池，電池結(jié)構(gòu)為：從下至上包括背電極層、底電池層、過(guò)渡層、下隧穿結(jié)層、中間電池層、上隧穿結(jié)層、頂電池層、減反射膜層和上電極層，其中：

底電池層從下至上由p型Ge單晶襯底與n型Ge外延層組成；

過(guò)渡層為n型GaAs層a；

下隧穿結(jié)層從下至上由重?fù)诫s的n型GaAs層a與重?fù)诫s的p型GaAs層a組成；

中間電池層從下至上由p型GaAs層、n型GaAs層b以及夾在所述p型GaAs層與n型GaAs層b中間的量子阱結(jié)構(gòu)組成，所述量子阱結(jié)構(gòu)分為量子阱層和勢(shì)壘層，量子阱層和勢(shì)壘層均由三五簇半導(dǎo)體材料制成；

上隧穿結(jié)層從下至上由重?fù)诫s的n型GaAs層b與重?fù)诫s的p型GaAs層b組成；

頂電池層從下至上由p型GaInP層與n型GaInP層組成。

其中，制成量子阱層的三五簇半導(dǎo)體材料為GaInP、GaAs、InGaAs、GaAlP、AlGaAs或GaAsP，制成勢(shì)壘層的三五簇半導(dǎo)體材料為GaInP、GaAs、InGaAs、GaAlP、AlGaAs或GaAsP。

量子阱結(jié)構(gòu)是單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)，量子阱結(jié)構(gòu)中，量子阱層的厚度為1-200納米，勢(shì)壘層的厚度為1-300納米。

減反射膜是氧化物、氮化物或氟化物薄膜。

有益效果：

本發(fā)明考慮到量子阱獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)以及薄膜內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變來(lái)達(dá)到晶格匹配的特點(diǎn)，利用量子阱結(jié)構(gòu)晶格容易匹配及有效帶寬可調(diào)的特性，將量子阱結(jié)構(gòu)引入到三結(jié)太陽(yáng)能電池的中間GaAs子電池中，擴(kuò)展中間子電池的吸收光譜，增加中間子電池的電流，改善電流匹配，提高轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明的帶有量子阱結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池與不含量子阱結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)三結(jié)太陽(yáng)能電池相比，在電池工作過(guò)程中，利用量子阱結(jié)構(gòu)中的窄帶隙，中間子電池的吸收光譜向長(zhǎng)波方向擴(kuò)展，增加了光生電流，改善了三個(gè)子電池間的電流匹配，提高了三結(jié)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，使三結(jié)電池的光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)30％。與現(xiàn)有的三結(jié)太陽(yáng)能電池相比，這種新型三結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率提高了5％。。

而且，含有量子阱結(jié)構(gòu)的三結(jié)太陽(yáng)能電池與不含量子阱結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)三結(jié)太陽(yáng)能電池的制備工藝完全兼容，可以直接在現(xiàn)有設(shè)備上完成全部工藝步驟。

四、附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-背電極層；2-p型Ge單晶襯底；3-n型Ge外延層；4-n型GaAs層a；5-重?fù)诫s的n型GaAs層a；6-重?fù)诫s的p型GaAs層a；7-p型GaAs層；8-量子阱結(jié)構(gòu)；9-n型GaAs層b；10-重?fù)诫s的n型GaAs層b；11-重?fù)诫s的p型GaAs層b；12-p型GaInP層；13-n型GaInP層；14-減反射膜層；15-上電極層；

五、具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例為本發(fā)明的一些舉例，不應(yīng)被看做是對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1：

一種太陽(yáng)能電池，其特征在于電池結(jié)構(gòu)為：從下至上包括背電極層1、底電池層、過(guò)渡層、下隧穿結(jié)層、中間電池層、上隧穿結(jié)層，頂電池層、減反射膜層14和上電極層15，其中：

底電池層從下至上由p型Ge單晶襯底2與n型Ge外延層3組成；

過(guò)渡層為n型GaAs層a4；

下隧穿結(jié)層從下至上由重?fù)诫s的n型GaAs層a5與重?fù)诫s的p型GaAs層a6組成；

中間電池層從下至上由p型GaAs層7與n型GaAs層b9以及夾在所述p型GaAs層7與n型GaAs層b9中間的量子阱結(jié)構(gòu)8組成，所述量子阱結(jié)構(gòu)8分為量子阱層和勢(shì)壘層，共有30個(gè)周期，其中InGaAs作為量子阱層，厚度為15納米，GaInP作為勢(shì)壘層，厚度為21納米；

上隧穿結(jié)層從下至上由重?fù)诫s的n型GaAs層b10與重?fù)诫s的p型GaAs層b11組成；