[發(fā)明專利]多結(jié)太陽(yáng)能電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410368077.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104091849B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋明輝;林桂江;陳文浚;畢京鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0725
• 分類號(hào): H01L31/0725;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種多結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能電池是一種利用光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的半導(dǎo)體器件，由一p型及n型半導(dǎo)體組合而成。當(dāng)太陽(yáng)光照射到器件時(shí)，能量大于半導(dǎo)體能隙的太陽(yáng)光會(huì)被吸收，而使得半導(dǎo)體器件產(chǎn)生電子空穴對(duì)，接通后即形成電流。

圖1為太陽(yáng)輻射光譜圖，波長(zhǎng)主要分布范圍從0.3微米的紫外光到數(shù)微米的紅外光，換算成光子能量，大約從0.4?eV到4?eV。為了能夠更多吸收太陽(yáng)光能量，多結(jié)太陽(yáng)能電池被提出來(lái)，其將具有不同能隙的半導(dǎo)體元件堆疊在一起，如此可利用多種不同能隙的半導(dǎo)體材料層分別吸收不同能量的太陽(yáng)光以增進(jìn)光電轉(zhuǎn)換效率。雖然以此種方式可增加能量吸收的帶寬，但由于不同能隙的半導(dǎo)體材料層疊合在一起，頂層太陽(yáng)能電池與底層太陽(yáng)能電池各自產(chǎn)生的電流密度差異過(guò)大，此電流不匹配性，將導(dǎo)致整個(gè)元件光電轉(zhuǎn)換效率減低，因此如何降低電流不匹配性是一個(gè)重要的議題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可降低電流不匹配性進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率的多結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，其通過(guò)減少頂子電池的受光面積，降低頂子電池的電流，并將剩余的光留給下面的子電池來(lái)吸收，提高下面子電池的電流，最終達(dá)到多結(jié)子電池的電流匹配，從而實(shí)現(xiàn)多結(jié)電池效率的最優(yōu)化。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種多結(jié)太陽(yáng)能電池，至少包括一底子電池和一位于所述底電池之上的頂子電池，所述頂子電池僅形成于所述底子電池的部分表面上以減少頂子電池的受光面積，當(dāng)光線入射至該多結(jié)太陽(yáng)能電池時(shí)，部分光線直接由頂子電池下面的其余子電池吸收，降低所述頂子電池的電流。

在一些實(shí)施例中，所述頂子電池的表面積占底子電池的70%~99%。

在一些實(shí)施例中，所述頂子電池具有溝槽圖形，露出其下方子電池的表面，當(dāng)光線入射至該溝槽圖形時(shí)，由溝槽下方的子電池直接吸收。較佳的，所述溝槽圖形的面積占總面積的1%~30%。較佳的，所述溝槽圖形的深度不大于所述頂子電池的厚度。

在一些實(shí)施例中，所述的多結(jié)太陽(yáng)能電池包括三結(jié)子電池，其從下到上分別為Ge第一子電池、GaAs第二子電池，GaInP第三子電池，其中所述第三子電池僅形成于第二子電池的部分表面上，所述第二子電池露出部分表面，當(dāng)光線入射至該露出部分表面時(shí)直接由第二子電池吸收。較佳的，所述頂子電池的面積占中子電池的95%~99%。

在一些實(shí)施例中，所述的多結(jié)太陽(yáng)能電池包括四結(jié)子電池，其從下到上分別為Ge第一子電池、InGaAs第二子電池、InGaAsP或AlInGaAs第三子電池、AlInGaP第四子電池，其中所述第四子電池僅形成于第三子電池的部分表面上，所述第三子電池露出部分表面，當(dāng)光線入射至該露出部分表面時(shí)直接由第三子電池吸收。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種多結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括依次沉積外延疊層，其包括一底子電池和一位于所述底電池之上的頂子電池，其特征在于：僅在所述底子電池的部分表面上形成頂子電池，以減少頂子電池的受光面積，當(dāng)光線入射至該多結(jié)太陽(yáng)能電池時(shí)，部分光線直接由頂子電池下面的其余子電池吸收，降低所述頂子電池的電流。

在一些實(shí)施例中，所述多結(jié)太陽(yáng)能電池的制備方法，包括步驟：提供一襯底，在其上依次形成各結(jié)子電池，其至少包括底子電池和位于所述底子電池之上的頂子電池；在所述頂子電池形成溝槽圖形，露出其下方子電池的表面，當(dāng)光線入射至該溝槽圖形時(shí)，由溝槽下方的子電池直接吸收。較佳的，所述形成的溝槽圖形的面積占總面積的1%~30%。

附圖說(shuō)明

圖1為太陽(yáng)輻射光譜圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例三結(jié)太陽(yáng)能電池的側(cè)面剖視圖。

圖3為圖2所示三結(jié)太陽(yáng)能電池的光吸收示意圖。

圖4為圖2所示三結(jié)太陽(yáng)能電池的溝槽圖形。

圖5為GaInP子電池的光譜響應(yīng)曲線圖。

圖6為GaAs子電池的光譜響應(yīng)曲線圖。

圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例四結(jié)太陽(yáng)能電池的側(cè)面剖視圖。

圖8~11顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例四結(jié)太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中的結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式