[發明專利]一種含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210218156.8
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN103515462A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 夏偉;于軍;吳德華;蘇來發;張新
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

1.一種含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，包括采用MOCVD法制得外延結構，該太陽能電池的外延結構依次包括Ge襯底、GaAs緩沖層，AlGaAs/AlAs?DBR，AlInP/AlGaInP?DBR，AlGaAs背場層，GaAs?n-基層，GaAs發射層，AlGaAs窗口層，GaAs電極接觸層；其中，AlGaAs/AlAsDBR依次是可反射600nm、650nm、700nm三個波段光譜的反射層構成的復合結構。

2.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于Ge襯底厚度為150~200μm。

3.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于GaAs緩沖層厚度為0.3~1.5μm，載流子濃度為1E18cm^-3～6E19cm^-3。

4.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于AlGaAs/AlAs?DBR依次是反射600nm光譜的5~10對AlGaAs/AlAs?DBR、反射650nm光譜的5~10對AlGaAs/AlAs?DBR、反射700nm光譜的5~10對AlGaAs/AlAs?DBR，載流子濃度為1E18cm^-3～9E18cm^-3。

5.如權利要求4所述的含復合DBR的Ge基單結太陽能電池，，其特征在于反射600nm、650nm、700nm三個波段光的三種反射層的厚度分別是0.2~0.3μm、0.2~0.3μm、0.2~0.4μm。

6.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于AlInP/AlGaInP?DBR厚度為0.2~0.4μm，載流子濃度為2E18cm^-3～1E19cm^-3。

7.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于AlGaAs背場層厚度為0.1~0.5μm，載流子濃度1E18cm^-3～4E19cm^-3。

8.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于GaAsn-基層厚度為2~5μm，載流子濃度為1E17cm^-3～5E18cm^-3；GaAs發射層厚度為0.05~0.5μm，載流子濃度為1E18cm^-3～8E19cm^-3。

9.如權利要求1所述的含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池，其特征在于AlGaAs窗口層厚度為20~100nm，載流子濃度為1E18cm^-3～2E19cm^-3；GaAs電極接觸層厚度為0.2~1μm，載流子濃度8E18cm^-3~5E19cm^-3。

10.一種含復合DBR的Ge基GaAs薄膜單結太陽能電池的制備方法，包括采用MOCVD法制備外延結構，包括以下步驟：

（1）將Ge襯底放入反應室，在350-600℃的溫度范圍內生長一層0.3~1.5μm厚的GaAs材料的緩沖層，載流子濃度為1E18cm^-3～6E19cm^-3；

（2）在緩沖層上面于400~750℃的溫度先生長復合結構AlGaAs/AlAs?DBR：首先生長反射600nm光譜的5-10對AlGaAs/AlAs?DBR，然后調整生長厚度生長反射650nm光譜的5~10對AlGaAs/AlAsDBR，再調整生長厚度生長反射700nm光譜的5~10對AlGaAs/AlAs?DBR用來反射大部分的光子，其載流子濃度為1E18cm^-3～9E18cm^-3；復合結構中反射600nm、650nm、700nm三個波段光譜的反射層厚度分別是0.2~0.3μm、0.2~0.3μm、0.2~0.4μm；

（3）在生長好的AlGaAs/AlAs?DBR上面再次生長2~5對Al?InP/AlGaInP作為第二布拉格反射層，厚度0.2~0.4μm，用來反射低能態的光子，提高轉化效率，載流子濃度為2E18cm^-3～1E19cm^-3；

（4）在500-800℃的溫度范圍內，繼續生長一層0.1~0.5μm厚的AlGaAs材料作為背場層，載流子濃度1E18cm^-3～4E19cm^-3；

（5）繼續在背場層上生長，在500-700℃范圍內，生長一層n-基層，n-基層的材料是GaAs，厚度在2~5μm，其載流子濃度為1E17cm^-3～5E18cm^-3；

（6）在550-800℃的溫度條件下，繼續生長一層發射層，發射層材料是GaAs，厚度在0.05~0.5μm，其載流子濃度為1E18cm^-3～8E19cm^-3；

（7）在500-700℃的條件下，在發射層上面繼續生長一層窗口層，窗口層材料為AlGaAs，厚度為20~100nm，載流子濃度為1E18cm^-3～2E19cm^-3；

（8）最上面一層，在溫度500-800℃范圍內生長電極接觸層，電極接觸層材料為GaAs，厚度為0.2~1μm，載流子濃度8E18cm^-3~5E19cm^-3。