[發明專利]光伏電池

有效

• 申請號: 200980147610.1
• 申請日: 2009-09-28
• 公開（公告）號: CN102227816A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: J·羅伯茨
• 申請（專利權）人: 廣達索爾有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0304;H01L31/18;H01L31/075
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

1.一種包括光生伏打結的太陽能電池，該光生伏打結包括：

第一體相半導體區和第二體相半導體區；以及

設置在所述第一體相半導體區與所述第二體相半導體區之間的本征區，

該本征區包括由四元InGaAsP形成的多個量子阱，在該四元InGaAsP中，In、Ga、As和P的相對比例使得InGaAsP在GaAs或鍺的晶格常數的2％內晶格匹配，所述量子阱被量子勢壘間隔開。

2.根據權利要求1所述的太陽能電池，其中，所述量子阱由InGaAsP形成，在該InGaAsP中As和P的相對比例由As_y和P_1-y決定，其中，0.25≤y≤0.45。

3.根據權利要求1或2所述的太陽能電池，其中，至少一些所述勢壘由包含Ga、In和P的半導體材料形成。

4.根據權利要求3所述的太陽能電池，其中，至少一些所述勢壘由三元GaInP形成。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的太陽能電池，其中，至少一個所述體相半導體區由包含Ga、In和P的摻雜半導體材料形成。

6.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，其中，一些或者所有的所述量子阱由InGaAsP形成，在該InGaAsP中In、Ga、As和P的相對比例使得這些量子阱與以下中的至少一個晶格匹配：第一體相半導體區；第二體相半導體區；以及下覆基板。

7.根據權利要求1-5中任一項所述的太陽能電池，其中，所述量子阱和所述量子勢壘的成分和厚度使得所述多個量子阱和勢壘提供了補償性的壓縮應力和拉伸應力，該壓縮應力和該拉伸應力在與下覆基板的晶格間距和/或至少一個所述體相半導體區的晶格間距匹配的公共晶格間距下平衡。

8.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，其中，所述量子阱的吸收能帶邊緣的波長在700nm到740nm之間。

9.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，其中，所述本征區包括至少二十個所述量子阱。

10.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，其中，一些或者所有的所述InGaAsP量子阱的厚度小于15nm，更加優選地小于10nm。

11.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，其中，至少一些所述量子阱包括通過四元InGaAsP與所述勢壘間隔開的GaAs子阱。

12.根據前述權利要求中任一項所述的太陽能電池，該太陽能電池還包括下覆基板。

13.根據權利要求12所述的太陽能電池，其中，所述下覆基板是如下基板之一：GaAs基板；鍺基板；以及與GaAs或鍺基本上晶格匹配的基板。

14.根據權利要求13所述的太陽能電池，其中，所述基板被切割成從(100)到<111>或<110>晶體平面成大于2度，優選地大于7度的角。

15.根據權利要求12-14中任一項所述的太陽能電池，其中，該太陽能電池包括設置在第一結與所述基板之間的第二光生伏打結，以形成兩個或更多個光生伏打結的級聯電池，其中，公共光電流流經所有結。

16.根據權利要求15所述的太陽能電池，其中，第二結的吸收邊緣波長大于第一結的吸收邊緣波長，優選地，大于至少1000nm，更優選地大于至少1040nm。

17.根據權利要求16所述的太陽能電池，其中，第二結包括本征區，該本征區包括多個量子阱，優選地包括至少三十個這種量子阱。

18.根據權利要求17所述的太陽能電池，其中，第二結的至少一些量子阱由InGaAs形成。

19.根據權利要求18所述的太陽能電池，其中，第二結的量子阱設置在量子勢壘之間，至少一些所述量子勢壘由GaAsP形成，并且第二結的量子阱和量子勢壘的成分和厚度使得所述多個量子阱和勢壘提供了補償性的壓縮應力和拉伸應力，該壓縮應力和該拉伸應力在與下覆基板的晶格間距相匹配的公共晶格間距下平衡。

20.根據權利要求12-19中任一項所述的太陽能電池，其中，第一結和第二結被設置成使得所述結的光電流在預定照明條件下匹配。