[實用新型]一種混合三子結化合物光伏電池

有效

• 申請號: 201420519920.X
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN204243069U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 司紅康;馬梅;謝發忠
• 申請（專利權）人: 六安市大宇高分子材料有限公司
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078;H01L31/0304
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種化合物光伏電池，優其涉及一種多子結化合物光伏電池。

背景技術

Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池最先使用于太空領域，但隨著技朮的進步，Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池也越來越多的運用到非太空領域。與硅光伏電池相比,Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池具有更大的能量轉換效率,通過先進工藝制造出的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池其光電轉換成效率可超過25％，而硅光伏電池不會超過20％。相比于硅光伏電池，Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池可通過使用多個具有不同帶隙能的子電池來實現多太陽輻射的最大化轉換。

對于Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池而言，GaInP/GaAs/Ge是一種傳統的最典型最成熟的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池，具有1.86ev/1.42ev/0.66ev的帶隙結構，其光電流密度已經能夠達到25mA/cm2；然而單純的GaInP/GaAs/Ge光伏電池由于Ge電池的少子擴散長度較小且光吸收系數在長波范圍內較低，并且其短路電流密度主要受限于GaInP頂電池，因此對自然太陽光的光譜吸收還不充分,；同事，目前的多子結光伏電池多是以垂直、多結的形成逐層外延到半導體襯底上的，往往不能像硅光伏電池那樣形成對光線具有限域作用的植絨表面，現有的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池有待得到進一步的提升。

發明內容

為了彌補現有Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏電池的不足,進一步提高對光線的利用率，本發明提供一種與現有GaInP/GaAs/Ge形成互補作用的InAlAsP/InGaAs/Ge三結化合物光伏電池，該InAlAsP/InGaAs/Ge三結結構與現有GaInP/GaAs/Ge交替排列形成混合三結化合物光伏電池，其能夠有效地提高光伏電池的轉換效率，同時該混合三子結化合物光伏電池還具有對光線具有限域作用的二階凸起結構，該二階的凸起結構能夠有效地提高光接觸面積，并且能夠對光線產生高效地限域作用。?

本發明的混合三子結化合物光伏電池，包括傳統的GaInP/GaAs/Ge三結化合物光伏電池結構，其特征在于該混合三子結化合物光伏電池還包括InAlAsP/InGaAs/Ge三結化合物光伏電池。并且所述混合三子結化合物光伏電池表面為連續的二階凸起結構，所述連續的二階凸起結構包括GaInP/GaAs/Ge三結光伏電池以及InAlAsP/InGaAs/Ge三結光伏電池，并且所?述GaInP/GaAs/Ge三結光伏電池與所述InAlAsP/IGaAs/Ge三結光伏電池交替排列；所述二階凸起結構包括第一階凸起和第二階凸起，其中第二階凸起從第一階凸起的上表面向上凸起。

進一步地，所述GaInP/GaAs/Ge三結光伏電池包括Ge襯底；Ge子電池，位于Ge襯底上；InGaAs子電池，位于Ge子電池上；InAlAsP子電池，位于InGaAs子電池上；在所述Ge襯底與Ge子電池之間包括n++Ge接觸層以及n++Ge接觸層之上的背場層；在InAlAsP子電池上為窗口層，窗口層上為p++接觸層；Ge子電池與InGaAs子電池，InGaAs子電池與InAlAsP子電池之間具有晶格匹配的n++/p++遂穿二極管。

進一步地，所述Ge子電池在遠離襯底的方向上依次包括n?Ge基區，p+Ge發射區，并具有0.66ev左右的帶隙；所述InGaAs子電池在遠離襯底方向上依次包括n?InGaAs基區，p+InGaAs發射區，并具有1.40ev左右的帶隙；所述InAlAsP子電池在遠離襯底方向上依次包括n?InAlAsP基區，p+InAlAsP發射區，并具有1.90ev左右的帶隙。

進一步地，從第二階凸起的頂面到Ge襯底的底面厚度為300～400μm，第一階凸起的頂部到第一階凸起底面的厚度為50～80μm；并且第二階凸起的頂部到第一階凸起的頂部的厚度至少大于第一階凸起的頂部到第一階凸起底面的厚度的兩倍；每兩個二階凸起結構之間的間隔小于第一階凸起的頂部到第一階凸起底面的厚度。

進一步地，所述n?Ge基區的厚度大于n?InGaAs基區的厚度，n?InGaAs基區的厚度大于n?InAlAsP基區的厚度，n?Ge基區的厚度為約2.5微米、n?InGaAs基區的厚度為約2.2微米、n?InAlAsP基區的厚度為約1.8-2.0微米；p+Ge發射區、p+InGaAs發射區、p+InAlAsP發射區的厚度均為80-100納米。

進一步地，所述晶格匹配的n++/p++隧穿二極管為n++InGaP/p++InGaAsP異質結隧穿二極管；其總厚度為30-45納米。

附圖說明