[發(fā)明專利]InGaN/Ge四結(jié)太陽電池及制造工藝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510926982.1
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105449025A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張啟明;張恒;唐悅;劉如彬;高鵬;薛超;孫強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/0693
• 分類號: H01L31/0693;H01L31/0352;H01L31/0232
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種InGaN/Ge四結(jié)太陽電池。

背景技術(shù)

三元合金In_xGa_1-xN為直接帶隙半導(dǎo)體材料，隨著In組分的變化，其禁帶寬度可以在0.7eV至3.40eV范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，覆蓋了從紅外到近紫外的廣泛光譜區(qū)域，使得其在發(fā)光二極管(LED)、激光器(LD)等光電子器件領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值；特別是由于其禁帶寬度與太陽光譜完全匹配，因而為新一代、高轉(zhuǎn)換效率寬光譜太陽電池的探索開辟了一個新的途徑，通過調(diào)節(jié)不同的In組分，可以實現(xiàn)對太陽光譜不同波段的響應(yīng)，從而可以克服原有GaAs材料體系帶隙與太陽光譜不匹配造成的轉(zhuǎn)換效率低下的瓶頸。

目前生長InGaN材料使用最多是藍(lán)寶石和碳化硅襯底，但是由于價格、導(dǎo)熱等問題，還不是最合適的襯底。鍺襯底具有價格低、易得到大面積高質(zhì)量商業(yè)化襯底等優(yōu)點，而且由于其帶隙為0.67eV，還可以作為底電池使用，被認(rèn)為是最有希望取代以上兩種襯底生長InGaN材料的一種理想襯底。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種InGaN/Ge四結(jié)太陽電池及制造工藝方法；該四結(jié)太陽電池外量子效率高、光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、電池工作穩(wěn)定性高，并可作為完整的電池直接應(yīng)用的InGaN/Ge四結(jié)太陽電池。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種InGaN/Ge四結(jié)太陽電池，包括自下而上的：鍺襯底、AlN成核層、GaN緩沖層、第一隧道結(jié)、In_aGa_1-aN電池、第二隧道結(jié)、In_bGa_1-bN電池、第三隧道結(jié)、In_cGa_1-cN電池、帽層、以及半透明電流擴展層；其中：

所述AlN成核層的厚度范圍為10-200nm；所述GaN緩沖層的厚度范圍為1-5μm；

所述第一隧道結(jié)包括Si摻雜的n⁺-In_aGa_1-aN層和Mg摻雜的p⁺-InaGa_1-aN層，其中0.7≤a≤0.9，該第一隧道結(jié)的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，該第一隧道結(jié)的厚度范圍為10nm-100nm；

所述In_aGa_1-aN電池包括Si摻雜的n-InaGa1-aN層和Mg摻雜的p-InaGa1-aN層，其中0.7≤a≤0.9，該In_aGa_1-aN電池的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，該In_aGa_1-aN電池的厚度范圍為100nm-1000nm；

所述第二隧道結(jié)包括Si摻雜的n⁺-In_bGa_1-bN層和Mg摻雜的p⁺-In_bGa_1-bN層，其中0.5≤b≤0.7，該第二隧道結(jié)的摻雜濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，該第二隧道結(jié)的厚度范圍為10nm-100nm；

所述In_bGa_1-bN電池包括Si摻雜的n-In_bGa_1-bN層和Mg摻雜的p-In_bGa_1-bN層，其中0.5≤b≤0.7，該In_bGa_1-bN電池的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，該In_bGa_1-bN電池的厚度范圍為100nm-1000nm；