[發明專利]三結太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210064787.9
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102569476A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王良均;丁杰;劉建慶;林桂江;畢京鋒;蔡文必
• 申請（專利權）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0735
• 分類號: H01L31/0735;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于化合物半導體太陽能電池領域，具體涉及一種三結太陽能電池及其制備方法。

背景技術

高倍聚光光伏技術（CPV）是一種將太陽光通過菲涅爾透鏡聚光透鏡，將500倍乃至1000倍以上太陽能量的光聚焦到面積很小的電池芯片上實現發電的技術，用廉價的透鏡取代昂貴的半導體材料，從而實現發電成本的降低，隨著電池效率的進一步提升，隨著CPV產業規模的擴大，原材料成本的進一步下降，高倍聚光太陽能發電技術在不久的將來將會實現平價發電。

作為第三代太陽能電池的高倍聚光三結太陽能電池是由三個不同帶隙的半導體子電池通過隧穿結連接而成的，不同子電池吸收不同波段的太陽光譜，從而可以實現更寬波段范圍的太陽光譜吸收，而傳統的太陽能電池由于自身半導體材料特性的限制，只能吸收較窄波段范圍的太陽光譜，因此三結太陽能電池的光電轉化效率比硅太陽能電池高出很多。

2011年4月，美國Solar?junction公司宣布其研制出世界最高效率的三結太陽能電池，在400倍聚光、大氣光學質量AM1.5、25℃的測試條件下，5.5mmx5.5mm大小的?電池效率達到了43.5%。目前國際上聚光光伏(CPV)的主要生產商Spectrolab制備的InGaP/(In)GaAs/Ge三結電池效率在500倍聚光下為量產的平均效率達到39.8%。

由于三結太陽能電池材料禁帶寬度組合的靈活性，相信在未來幾年，隨著電池結構設計的優化，隨著外延生長技術的進一步發展，三結太陽能電池的效率將突破50%。

發明內容

本發明提供了一種三結太陽能電池及其制作，其在頂電池和中電池中采用Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場來提高電池的開路電壓（Voc）和短路電流（Isc），從而進一步提高電池的光電轉化效率。

根據本發明的一個方面，三結太陽能電池，包括：頂電池、中電池、底電池以及兩個隧穿結，其特征在于：頂電池和中電池的背電場均采用Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結結構。

優選地，所述頂電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中Al_xGa_1-xAs的Al組分x取值范圍為：0.4≤x<1。

優選地，所述中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中Al_xGa_1-xAs的Al組分x取值范圍為：0.2≤x<1。

優選地，所述頂電池及中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中Al_xGa_1-xAs的厚度為10~200nm。

優選地，所述頂電池及中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中AlAs的厚度為10~200nm。

優選地，所述頂電池及中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中Al_xGa_1-xAs摻雜濃度為1×10¹⁷～1×10^19?/cm³。

優選地，所述頂電池及中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中AlAs的厚度為10~200nm。

優選地，所述頂電池及中電池的Al_xGa_1-xAs/AlAs異質結背電場中AlAs摻雜濃度為1×10¹⁷～1×10^19?/cm³。