[實用新型]一種四結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020502446.1
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN201936889U
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王智勇;李建軍;堯舜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/0352
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種四結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時，太陽能以其取之不盡、用之不竭和零污染的特性而受到特別關(guān)注。越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池芯片制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光一電轉(zhuǎn)換裝置的實用新型，結(jié)合各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池芯片將是人類利用太陽輻射能最為切實可行的方法，為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。目前，可以預(yù)見太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。

但是，現(xiàn)有太陽能電池芯片光電轉(zhuǎn)換效率相對較低制約了其進(jìn)一步廣泛應(yīng)用于實際工作、生活中，這是由于太陽輻射能流非對稱分布于以500nm左右波長為峰值的，從紫外200nm波段到遠(yuǎn)紅外2600nm波段的較寬光譜范圍內(nèi)，特別是在我國西藏、新疆等高海拔或高緯度地區(qū)，太陽輻照能流更是大量集中于短波長可見光及紫外光波段部分。而目前多結(jié)太陽能電池芯片芯片中頂電池芯片禁帶寬度限制在1.9ev左右，對應(yīng)吸收波長為650nm左右，當(dāng)短波部分波長遠(yuǎn)離該吸收波長后，吸收效率下降導(dǎo)致太陽輻射能流中位于可見光及紫外波段內(nèi)部包含的大量能量未能獲得有效吸收、利用。因此如何提高太陽能電池芯片芯?片對太陽可見光、紫外光譜中尚未獲得充分利用的能量吸收成為提高現(xiàn)有太陽能電池芯片光電轉(zhuǎn)換效率，推動新型、高效太陽能電池芯片發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)這一新型綠色能源得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于：提供一種以AlInAs材料作為頂電池芯片的多結(jié)太陽電池芯片擴(kuò)展太陽能電池芯片芯片的吸收譜范圍，充分吸收太陽輻射分布于可見光、紫外波段的大量能流，提高太陽能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。

本實用新型的目的是由以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種四結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，以鍺Ge單晶片為襯底依次生長底電池，GaAs構(gòu)成的成核層，GaInAs構(gòu)成的緩沖層，n-GaInAs構(gòu)成的勢壘層I，n++AlGaAs和p++GaInAs構(gòu)成的隧道結(jié)，p+GaInAs構(gòu)成的勢壘層II，第二結(jié)電池，n+AlGaInP/AlInAs構(gòu)成的窗口層，n++GaInAs和p++AlGaAs構(gòu)成的第二隧道結(jié)，p+GaInP構(gòu)成的第二勢壘層，由p-GaInP和n-GaInP第三結(jié)電池芯片，由n+AlInP構(gòu)成的第二窗口層，由n++AlInAs和p++AlInAs構(gòu)成的第三隧道結(jié)，由n+AlInAs構(gòu)成的第三勢壘層，由p-AlInAs和n-AlInAs構(gòu)成的頂電池芯片，由n+AlInAs構(gòu)成的第三窗口層，由n+AlInAs構(gòu)成的歐姆接觸層。

本實用新型四結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，采用半導(dǎo)體單晶片為襯底采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積或分子束外延方法生長多結(jié)太陽電池芯片芯片。

本實用新型在現(xiàn)有多結(jié)太陽能電池芯片外延材料體系之上增加生長獲得AlInAs頂電池芯片，能夠擴(kuò)展太陽能電池芯片芯片的吸收譜范圍，有效解決現(xiàn)有太陽能電池芯片芯片對太陽輻射分布于紫外波段的大量能流無法充分吸收的問題，提高多結(jié)太陽能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1一種四結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片示意圖。

圖中：1、鍺Ge單晶片，2、底電池，3、成核層，4、緩沖層，5、勢壘層I，6、隧道結(jié)，7、勢壘層II，8、第二結(jié)電池，9、窗口層，10、第二隧道結(jié)，11、第二勢壘層，12、第三結(jié)電池，13、第二窗口層，14、第三隧道結(jié)，15、第三勢壘層，16、頂電池，17、第三窗口層，18、歐姆接觸層。

具體實施方式