[發明專利]一種多結聚光砷化鎵太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201310508769.X
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103545389A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 吳作貴;楊翠柏;王智勇;吳步寧
• 申請（專利權）人: 廣東瑞德興陽光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0312
• 分類號: H01L31/0312;H01L31/0304;H01L31/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 熊軍

技術領域

本發明涉及太陽能電池的技術領域，尤其是指一種多結聚光砷化鎵太陽能電池及其制備方法。

背景技術

聚光三結砷化鎵太陽電池具有全光譜吸收、高轉換效率、耗材少、用地面積少等優點，通過聚光顯著提高了電池電流輸出，特別是在實現高倍聚光后，能夠獲得更高的輸出功率，因此，聚光三結砷化鎵太陽電池被廣泛應用于地面光伏發電領域。

目前，三結聚光砷化鎵太陽電池多采用在鍺（Ge）襯底或者砷化鎵（GaAs）襯底上外延生長而制得。為了進一步提高多結電池的光電轉換效率，人們已從理論上設計了四結和五結的疊層電池，并給出了多結光伏電池的理論效率，但是近年來的研究進展緩慢。造成這一結果的一個重要原因是，Ge或者GaAs熱導系數較小，在高倍聚光條件下，芯片內部產生的熱不能及時傳導出去，導致芯片溫度升高，降低了電池效率，同時降低了電池穩定性和可靠性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種多結聚光砷化鎵太陽能電池及其制備方法，該電池具有高光電轉換效率、穩定性及可靠性。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案其多結聚光砷化鎵太陽能電池，以P型碳化硅為襯底，自襯底表面起由下至上依次層疊排列著低溫P-GaAs緩沖層、高溫P-GaAs緩沖層、底電池、中電池、頂電池以及N⁺⁺-GaAs接觸層，其中，所述的底電池與中電池以及中電池與頂電池之間分別設置有隧穿結連接結構。

所述的低溫P-GaAs緩沖層是在溫度為500℃～540℃條件下制備得到的P-GaAs緩沖層，其厚度為20nm～30nm；所述的高溫P-GaAs緩沖層是在溫度為680℃～720℃條件下制備得到的P-GaAs緩沖層，其厚度為500nm～800nm。

所述的底電池由從下至上依次層疊排列的P-(Al_xGa_1-x)_1-yIn_yAs底電池背場，其中0<x<1，0<y<1；P-Ga_xIn_1-xAs底電池基底層，其中0<x<1；N-Ga_xIn_1-xAs底電池發射層，其中0<x<1；N-Ga_xIn_1-xP底電池窗口層，其中0<x<1組成。

所述的中電池由從下至上依次層疊排列的P-Al_xGa_1-xAs中電池背場，其中0<x<1；P-GaAs中電池基底層；N-GaAs中電池發射層；N-(Al_xGa_1-x)_1-yIn_yP中電池窗口層，其中0<x<1，0<y<1組成。

所述的頂電池由從下至上依次層疊排列的P-(Al_xGa_1-x)_1-yIn_yP頂電池背場，其中0<x<1，0<y<1；P-Ga_xIn_1-xP頂電池基底層，其中0<x<1；N-Ga_xIn_1-xP頂電池發射層，其中0<x<1；N-Al_xIn_1-xP頂電池窗口層，其中0<x<1組成。

所述的底電池與中電池之間的隧穿結連接結構由從下至上依次層疊排列的N-Ga_xIn_1-xAs底中電池緩沖層，其中0<x<1；以及N⁺⁺-GaAs/P⁺⁺-GaAs底中電池遂穿結組成。

所述的中電池與頂電池之間的隧穿結連接結構是N⁺⁺-Ga_xIn_1-xP/P⁺⁺-Al_yGa₁-_yAs中頂電池遂穿結，其中0<x<1，0<y<1。