[實用新型]一種量子點五結太陽能電池

有效

• 申請號: 201520341685.6
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN204706573U
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 高鵬;薛超;張無迪;劉如彬;肖志斌;孫強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/0735
• 分類號: H01L31/0735;H01L31/0725
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 劉昕

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池領域，尤其是涉及一種量子點五結太陽能電池。

背景技術

傳統能源如煤、石油和天然氣等的應用會對環境造成污染，因此以光伏產業為代表的可再生潔凈能源受到高度重視并取得快速發展。目前，較為高效的GaInP/GaAs/Ge三結太陽能電池在聚光條件下已經獲得超過41.8％的光電轉換效率。但是由于Ge底電池吸收低能光子數量過多而與InGaP和GaAs中頂電池的短路電流不匹配，所以GaInP/GaAs/Ge三結太陽能電池結構并不是效率最優化的組合。

由于半導體材料只能吸收能量大于其帶隙的入射光子，并且每個吸收光子最多只能放出一對電子-空穴對。而對于能量大于其帶隙的一個入射光子，半導體材料將其吸收后也只能放出一對電子-空穴對，多余的能量會以聲子輻射的方式轉換為晶格振動的熱能，造成能量損失。而太陽輻射光譜在0.15-4μm的波長范圍內均有著較強的分布，若在該波長范圍內盡可能多地吸收太陽輻射能量，并將其轉化為電能而不是晶格振動的熱能，僅僅采用單一或較少禁帶寬度的單結太陽能電池或GaInP/GaAs/Ge三結太陽能電池是難以實現的。

由此可見，如何研究出一種多結太陽能電池，能夠盡可能多地吸收不同波長區間太陽輻射能量，以提高電池的光電轉換效率，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種能夠吸收不同波長范圍內太陽輻射能量的量子點五結太陽能電池。

本實用新型一種量子點五結太陽能電池，依次包括：GaAs帽層、第一結Al_xGa_1-xIn_0.5P電池、第一隧穿結、第二結Al_xGa_1-xAs電池、第二隧穿結、第三結GaAs電池、第三隧穿結、鍵合接觸層、第四結In_xGa_1-xAs_yP_1-y電池、第四隧穿結、第五結In_xGa_1-xAs電池、InP緩沖層和InP襯底；

其中，所述第三結GaAs電池依次包括：第三結GaAs電池的窗口層、第三結GaAs電池的發射層、量子點浸潤層、量子點復合層和第三結GaAs電池的基區層；

所述鍵合接觸層依次為基于所述第三隧穿結外延生長的GaAs鍵合接觸層和基于所述第四結In_xGa_1-xAs_yP_1-y電池外延生長的InP鍵合接觸層。

進一步地，所述量子點浸潤層為具有規整圖形的量子點浸潤層如陣列形的量子點浸潤層。

進一步地，所述InP緩沖層的厚度為0.1-0.3μm，所述InP鍵合接觸層的厚度為100-1000nm。

進一步地，所述GaAs帽層為n型摻雜、厚度為100-500nm，所述第三結GaAs電池的窗口層的厚度為30-200nm，所述第三結GaAs電池的發射層的厚度為50-200nm，所述量子點浸潤層的厚度為20-100nm，所述第三結GaAs電池的基區層的厚度2000-4000nm，所述GaAs鍵合接觸層的厚度為100-1000nm。

進一步地，所述第五結In_xGa_1-xAs電池依次包括厚度50-400nm的p型摻雜InP背場層、厚度2000-5000nm的p型摻雜In_xGa_1-xAs基區、厚度50-400nm的n型摻雜In_xGa_1-xAs發射區和厚度30-200nm的n型摻雜InP窗口層；所述第四隧穿結依次包括為厚度10-100nm的n型InP層和厚度10-100nm的p型InP層；所述第四結In_xGa_1-xAs_yP_1-y電池依次包括厚度30-300nm的p型摻雜InP背場層、厚度2000-5000nm的p型摻雜In_xGa_1-xAs_yP_1-y基區、厚度50-400nm的n型摻雜In_xGa_1-xAs_yP_1-y發射區和厚度30-200nm的n型摻雜InP窗口層；其中，0.3≤x≤0.8，0.3≤y≤0.7。