[發明專利]一種含有雙邊場助效應的異質結太陽電池

有效

• 申請號: 201610801790.2
• 申請日: 2016-09-05
• 公開（公告）號: CN106129165B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 張瑋;陸宏波;李欣益;楊丞;張華輝;陳杰;張夢炎;張建琴;鄭奕
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 周榮芳

技術領域

本發明涉及一種太陽電池，具體涉及一種含有雙邊場助效應的異質結太陽電池。

背景技術

III-V族化合物太陽電池因其轉換效率高、抗輻照能力強、溫度特性好等優點，被公認為是新一代高性能長壽命空間主電源。隨著化合物半導體生長技術(如金屬有機化合物汽相外延——MOCVD) 的不斷進步，III-V族太陽電池的效率得到了很大提高。目前，單結GaAs電池效率已經超過29%，鍵合五結III-V族太陽電池效率已經達到36%。實現高效五結-六結太陽電池得關鍵點之一是獲得帶隙在1.7-1.8eV即波長在690nm-730nm的第二結，通常該吸收波段材料采用Al組分在20-28%的AlGaAs，眾所周知的是高Al組分化合物通常具有比較低的載流子有效壽命，尤其是n型摻雜所形成的DX中心缺陷是非常嚴重的復合中心。

在通常的異質結太陽電池中，如圖1所示沒有在窄帶隙發射區中采用場助結構，或者如圖2所示采用了含有未摻雜層的場助結構，而在寬帶隙基區中沒有采用場助結構，這都降低了載流子的輸運能力尤其是窄帶隙發射區的空穴向寬帶隙基區的躍遷。

發明內容

本發明的目的是提供一種含有雙邊場助效應的異質結太陽電池，該電池克服已有了技術載流子的輸運能力低，尤其是窄帶隙材料區的空穴向寬帶隙基區的躍遷能力低的問題，通過雙場助結構，提高載流子的輸運能力和躍遷能力，提高太陽能電池的利用率。

為了達到上述目的，本發明提供了一種含有雙邊場助效應的異質結太陽電池，該電池包含依次設置的寬帶隙材料區、窄帶隙材料區和窗口層區域。

其中，所述的寬帶隙材料區包含依次設置的寬帶隙基區和未摻雜區。

其中，所述的寬帶隙基區和未摻雜區形成了第一同質結，該第一同質結具有場助結構。

其中，所述的窄帶隙材料區和窗口層區域形成了第一異質結，該第一異質結具有場助結構。

其中，所述的寬帶隙材料區和窄帶隙材料區形成了第二異質結。

其中，所述的寬帶隙基區采用i/p-/p+型Al_yGa_1-yAs，0.24 ≤y ≤0.3，厚度為10~3000nm，p型摻雜濃度從10¹⁶到10¹⁸cm^-3。

其中，所述的窄帶隙材料區采用n+/n-型Al_xGa_1-xAs，x ≤0.2，厚度為10~100nm，n型摻雜濃度為10¹⁶cm^-3到10¹⁸cm^-3。

其中，所述的窗口層區域采用采用n型的Al(Ga)InP或Al_zGa_1-zAs，z≥0.4，厚度為10~50nm，n型摻雜濃度為10¹⁷~10¹⁸cm^-3。

所述的窄帶隙材料區包含依次設置的弱n型摻雜區和重n型摻雜區，該弱n型摻雜區和重n型摻雜區的n型摻雜濃度不同。

所述的弱n型摻雜區和重n型摻雜區的厚度均為10~50nm。

所述的弱n型摻雜區和重n型摻雜區形成了第二同質結，該第二同質結具有場助結構。

所述的第二同質結和第一異質結的場助結構均為n+/n-型場助。

所述的第一同質結的場助結構為i/p-型場助。

所述的寬帶隙基區和窄帶隙材料區的摻雜濃度分布函數為梯度、線性、多項式或指數形式中的任意一種。

所述的未摻雜區采用Al_yGa_1-yAs，0.24 ≤y ≤0.3，厚度為10~100nm，未摻雜。

所述的太陽電池還包含設置在寬帶隙基區側的背場。

所述的背場采用n型的Al_zGa_1-zAs，z≥0.4，厚度為10~50mm，p型摻雜濃度為10¹⁷~10¹⁸cm^-3。

本發明提供的一種含有雙邊場助效應的異質結太陽電池，解決了已有技術存在的載流子的輸運能力和躍遷能力低的問題，具有以下優點：