[發明專利]一種具有高峰值電流密度隧穿結的多結太陽電池

有效

• 申請號: 201010131540.5
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101814543A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 林桂江;王良均;丁杰;吳志強
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廈門原創專利事務所 35101
• 代理人: 徐東峰

技術領域

本發明涉及一種多結太陽能電池，尤其是一種具有高峰值電流密度隧穿結 的多結太陽電池。

背景技術

眾所周知，太陽電池是把光能轉換為電能的光電子器件，在多結串接太陽 電池中，由于各子電池由p-n結組成，如果直接串聯在一起，則由于p-n結反 偏而不導電，采用隧穿結結構可解決這一問題；隧穿結的峰值電流隨著摻雜濃 度的增大而遞增、隨著帶隙的增大而遞減；為了獲得高效率的太陽電池，必須 采用高電導率、高隧穿電流的隧穿結，因而需要使用低帶隙材料隧穿結，增大 隧穿結的摻雜濃度，解決由于高摻雜所帶來的一系列工藝問題，如摻雜劑的擴 散等。

在聚光條件下，現有光伏系統中的多結III-V材料化合物太陽電池已獲得超 過40％光電轉換效率，并且在不久的將來會進一步得到提高，這也是目前光電轉 化效率唯一達到40％的器件；與Si或其它薄膜電池相比，成本高昂使得多結III- V材料化合物太陽電池的應用受限；目前解決這一成本——效率兩難的方法在 于使用高倍聚光系統，通過較便宜的光學器件代替昂貴的電池材料，因此要求 多結太陽電池要能工作在盡量高的聚光太陽倍數，從而，要求高倍聚光太陽電 池的隧穿結峰值電流盡量高(如在2000倍聚光太陽條件下，電池的工作電流接 近30A/cm²)，則要求電池的隧穿結峰值電流密度須遠大于30A/cm²。

目前，常用于GaInP/GaInAs/Ge多結太陽電池的隧穿結是n-GaAs/p-GaAs和 n-GaInP/p-AlGaAs，其中n型摻雜劑使用Si或Te，使用Si摻雜，摻雜濃度通 常不超過8×10¹⁸cm^-3，使用Te摻雜，雖然可以獲得較高的摻雜濃度，但是由于 Te在摻雜過程中具有滯后效應，摻雜濃度不均勻，隧穿結很難獲得高峰值電流； n-GaInP/p-AlGaAs隧穿結由于帶隙較大，也很難獲得高峰值電流的隧穿結。

發明內容

為解決上述問題，本發明旨在提出一種具有高峰值電流密度隧穿結的多結 太陽電池。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種具有高峰值電流密度隧穿 結的多結太陽電池，含有GaInP/GaInAs/Ge三結太陽電池，其特征是：連接Ge 底電池、GaInAs中電池和GaInP頂電池的隧穿結共有五層，第一層是n型 (Al_xGa_1-x)InP或AlGaAs防擴散薄膜，第二層是使用Si、Te共摻的GaAs薄膜， 第三層是使用Te摻雜的GaAs薄膜，第四層是使用C摻雜的AlGaAs薄膜，第五 層是p型(Al_xGa_1-x)InP或AlGaAs防擴散薄膜。

制備上述多結太陽電池的工藝步驟如下：

1)在MOCVD系統中，使用P型Ge作為襯底，生長第一結Ge底電池。

2)緊接著生長一層摻Si或Te的n型(Al_xGa_1-x)InP或AlGaAs防擴散層，生 長溫度為630～670℃，生長速率為0.3～0.5nm/s，厚度為30～50nm。

3)在MOCVD系統中，降溫至580～620℃，使用慢速生長一層Si、Te共摻的 GaAs薄膜，生長速率為0.04～0.08nm/s，厚度是1～5nm。

4)緊接著生長一層摻Te的GaAs薄膜，生長溫度為580～620℃，生長速率 為0.2～0.4nm/s，厚度為15～25nm。

5)緊接著生長一層摻C的AlGaAs薄膜，生長溫度為580～620℃，生長速率 為0.15～0.3nm/s，厚度為15～30nm。

6)在MOCVD系統中，升溫至630～670℃，緊接著生長一層摻Zn或C的p型 (Al_xGa_1-x)InP或AlGaAs防擴散層，生長溫度為630～670℃，生長速率為 0.3～0.5nm/s，厚度為30～50nm。

7)在MOCVD系統中，生長GaInAs中電池。

8)重復以上2)～6)的步驟生長第二個隧穿結。

9)緊接著生長GaInP頂電池和GaAs歐姆接觸層，完成高倍聚光多結電池的 生長。