[發明專利]多結III-V太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請號: 201410010911.2
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103928539A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: S·W·比德爾;B·赫克瑪特紹塔巴里;D·K·薩達那;G·G·沙希迪;D·沙赫莉亞迪
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

1.一種多結太陽電池結構，包括：

具有1.8-2.1eV之間的帶隙的頂部光伏電池，所述頂部光伏電池包括第一基極層和鄰接所述第一基極層的第一發射極層，所述第一基極層和第一發射極層中每一個都由III-V半導體材料構成；

底部光伏電池，其包括第二基極層和鄰接所述第二基極層的第二發射極層，所述第二基極層和第二發射極層中每一個都由硅構成；

位于所述頂部光伏電池和所述底部光伏電池之間的緩沖層，所述緩沖層包括硅和鍺并且具有富鍺部分，所述頂部光伏電池與所述緩沖層的所述富鍺部分晶格匹配或者對于所述富鍺部分是贗晶，以及

位于所述頂部光伏電池和所述緩沖層之間的隧道結。

2.根據權利要求1所述的結構，還包括：與所述頂部光伏電池電連通的第一接觸層以及與所述底部光伏電池電連通的第二接觸層。

3.根據權利要求2所述的結構，其中所述第二接觸層在多個分立區域處接觸所述底部電池的所述第二基極層，還包括位于所述第二接觸層和所述第二基極層之間的鈍化層。

4.根據權利要求3所述的結構，還包括：位于所述第二基極層中的多個高摻雜區域，所述高摻雜區域包括在所述多個分立區域處接觸所述第二接觸層的局部背表面場結構。

5.根據權利要求1所述的結構，還包括：鄰接所述第二基極層的背表面場。

6.根據權利要求5所述的結構，其中，所述背表面場包括異質結。

7.根據權利要求6所述的結構，其中，所述背表面場包括氫化非晶硅層。

8.根據權利要求1所述的結構，其中，所述緩沖層具有小于0.5μm的厚度。

9.根據權利要求1所述的結構，其中，所述緩沖層包括紋理化表面。

10.根據權利要求1所述的結構，其中，所述頂部光伏電池具有小于1.5μm的厚度。

11.根據權利要求1所述的結構，還包括：位于包括硅和鍺的所述緩沖層與所述隧道結之間的第二緩沖層，所述第二緩沖層由III-V半導體材料構成并且對于避免反相邊界缺陷是有效的。

12.根據權利要求11所述的結構，其中，所述底部光伏電池的所述基極層由p-型晶體硅構成。

13.根據權利要求12所述的結構，其中，包括硅和鍺的所述緩沖層具有小于0.5μm的厚度。

14.根據權利要求13所述的結構，其中，包括硅和鍺的所述緩沖層包括鄰接所述第二發射極層的SiGe部分，包括硅和鍺的所述緩沖層的所述富鍺部分包含基本上百分之百的鍺，并且所述頂部光伏電池的所述第一基極層由p-InGaP、p-InGaAlP或p-AlGaAs構成。

15.根據權利要求13所述的結構，其中，包括硅和鍺的所述緩沖層包括鄰接所述第二發射極層的第一SiGe部分和所述富鍺部分，所述富鍺部分包括至少百分之九十的鍺，所述富鍺部分所包含的鍺的百分比顯著高于所述第一SiGe部分的鍺的百分比，所述緩沖層的所述富鍺部分的厚度超過所述緩沖層的所述第一SiGe部分的厚度。

16.一種方法，包括：

獲得包含晶體硅基極和所述基極上的包含硅的發射極層的底部光伏結構；

在所述底部光伏結構上形成第一緩沖層，所述第一緩沖層包括包含硅和鍺的第一部分以及第二富鍺部分，所述第二富鍺部分的鍺的百分比顯著高于所述第一部分的鍺的百分比；

在所述第一緩沖層上形成隧道結，以及

在所述隧道結上形成具有1.8-2.1eV之間的帶隙的頂部光伏電池，所述頂部光伏電池與所述緩沖層的所述富鍺部分晶格匹配或者對于所述富鍺部分是贗晶，所述頂部光伏電池包括第一基極層和鄰接所述第一基極層的第一發射極層，所述第一基極層和第一發射極層中每一個都由III-V半導體材料構成。

17.根據權利要求16所述的方法，其中，形成所述第一緩沖層的步驟還包括：將所述第一緩沖層的第一部分形成為所述底部光伏結構的發射極層。

18.根據權利要求16所述的方法，其中，形成所述第一緩沖層的步驟還包括：形成第二富鍺部分使得鍺構成所述第二部分的基本百分之百。