[發(fā)明專利]PNP結(jié)構(gòu)的激光光伏電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310038717.0
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN103247635A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春雨;董建榮;于淑珍;趙勇明;李奎龍;孫玉潤;曾徐路;楊輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L27/142
• 分類號(hào): H01L27/142;H01L31/0352;H01L31/0693;H01L31/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于反向結(jié)技術(shù)的PNP結(jié)構(gòu)激光光伏電池及其制備方法，具體涉及一種高效的激光光伏電池，尤其是以在半絕緣GaAs襯底上以GaAs同質(zhì)PN結(jié)為光電轉(zhuǎn)換層的光電池及其制備方法。

背景技術(shù)

激光供能系統(tǒng)是一個(gè)創(chuàng)新的能量傳遞系統(tǒng)，憑借這個(gè)系統(tǒng)，將激光光源發(fā)出的光通過光纖輸送到激光光伏電池上，可以提供穩(wěn)定的電源輸出。通過光纖傳導(dǎo)光轉(zhuǎn)化為電比傳統(tǒng)的金屬線和同軸電纜電力傳輸技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用在需要消除電磁干擾或需要將電子器件與周圍環(huán)境隔離的情況下，在無線電通信、工業(yè)傳感器、國防、航空、醫(yī)藥、能源等方向有重要應(yīng)用。激光光伏電池的工作原理與太陽能電池類似，只是可以獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，更大的輸出電壓，能傳遞更多的能量，光源采用適合光纖傳輸?shù)?90?nm?-?850?nm波長的激光。

GaAs?PN結(jié)電池可以用于將808?nm的激光能量轉(zhuǎn)換為電能，用作激光供能系統(tǒng)中的激光電池，但是GaAs電池的開路電壓只有為1?V，不能夠直接用于電子器件電路中的電源。早期的激光光伏電池是將GaAs?PN結(jié)電池生長在半絕緣GaAs襯底上，通過刻蝕隔離溝槽的方式將單位面積的電池芯片進(jìn)行隔離，再通過引線的方式將幾個(gè)單結(jié)電池單元串聯(lián)得到高電壓輸出。由于半絕緣GaAs襯底在光照下電阻明顯變小，在光電池工作時(shí)的并聯(lián)電導(dǎo)顯著增加，即光電池PN結(jié)漏電嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路圖如圖1。這使得I-V曲線變形，最終導(dǎo)致光伏電池的填充因子減小和轉(zhuǎn)換效率急劇降低，如圖2，單節(jié)電池IV特性表現(xiàn)良好，雙結(jié)串聯(lián)表現(xiàn)明顯漏電現(xiàn)象。

有鑒于此，有必要提供一種新型的激光光伏電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于反向結(jié)技術(shù)的PNP結(jié)構(gòu)激光光伏電池及其制備工藝，其可有效增大激光光伏電池的并聯(lián)電阻，增加其轉(zhuǎn)換效率，從而獲得高效激光光伏電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)公開了一種PNP結(jié)構(gòu)的激光光伏電池，其中，所述光伏電池包括依次形成于半絕緣襯底上反向P/N結(jié)、N型導(dǎo)電層、P/N結(jié)電池、P型窗口層和P型接觸層，所述反向P/N結(jié)包括依次形成于所述半絕緣襯底上的P型層和N型層，所述P/N結(jié)電池包括沿遠(yuǎn)離半絕緣襯底方向依次設(shè)置的N型吸收層和P型吸收層。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括位于所述N型導(dǎo)電層和P/N結(jié)電池之間的勢(shì)壘層。

優(yōu)選的，所述勢(shì)壘層為N型的AlGaAs((Al)GaInP)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的半絕緣襯底、P型層、N型層、N型導(dǎo)電層、P型吸收層、N型吸收層以及P型接觸層的材料均為GaAs。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述窗口層的材料為AlGaAs((Al)GaInP)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括隔離槽，所述隔離槽將所述光伏電池分隔成多個(gè)電池單元，電池單元之間串聯(lián)連接。

優(yōu)選的，所述的隔離槽分別貫穿所述接觸層、窗口層、P/N結(jié)電池、N型導(dǎo)電層和反向P/N結(jié)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括正電極和負(fù)電極，所述正電極形成于所述接觸層上，所述負(fù)電極與所述導(dǎo)電層接觸。

本申請(qǐng)還公開了一種激光光伏電池的制備方法，包括：

（1）在半絕緣襯底上生長P型層和N型層形成反向P/N結(jié)；

（2）在上述N型層上依次生長N型導(dǎo)電層，并在該N型導(dǎo)電層上生長勢(shì)壘層；

（3）在上述N型勢(shì)壘層上依次生長N型吸收層和P型吸收層形成P/N結(jié)；

（4）在上述P/N結(jié)上生長P型窗口層；

（5）在上述P型窗口層上生長P型接觸層用作歐姆接觸；

（6）按照電池標(biāo)準(zhǔn)工藝，在由前述步驟形成的光伏電池基體上制備隔離槽、正電極、負(fù)電極、減反射層以及電極引線，獲得目標(biāo)產(chǎn)品。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)電層為N型摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的GaAs導(dǎo)電層；所述勢(shì)壘層為摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的N型AlGaAs((Al)GaInP)?勢(shì)壘層；所述P型窗口層為摻雜濃度在1×10^18?cm^-3以上的窗口層；所述P型接觸層為摻雜濃度在2×10^18?cm^-3以上的GaAs接觸層。