[發明專利]一種兩結激光電池外延層及其制備方法

在審

• 申請號: 201611235022.1
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106653925A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 唐悅;張啟明;高鵬;王宇
• 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: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0352;H01L31/18
• 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

本發明屬于太陽能電池領域，尤其是涉及一種兩結激光電池外延層及其制備方法。

背景技術

目前，激光電池在空間無線能量傳輸領域有很大的應用前景，適合在空間無線傳輸中(高軌的空間飛行器太陽電池陣實現太陽能轉換為電能，電能再轉換為激光，借助激光電池實現激光對地面激光電池陣供能、激光對臨近空間的無人機供能、激光對低軌的空間飛行器供能)，作為能量接收器使用或信號接收器使用。然而目前國內還沒有任何公司或者研究所研究出相關的商用產品，對多結激光電池的研究尚屬空白。

以GaAs為代表的III-V族化合物具有許多優點，例如它具有直接帶隙的能帶結構，光吸收系數大，還具有良好的抗輻照性能和較小的溫度系數，是作為激光電池的理想材料。對于功率較高的激光來說，采用多結的GaAs太陽電池可以減小總電流，從而可以減小串聯電阻引起的功率損失，提高轉換效率。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種兩結激光電池外延層及其制備方法，其晶體質量較好，穩定性強，易于制作，并可在將來作為完整的電池直接應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種兩結激光電池外延層，包括從下至上依次設置在GaAs襯底上的GaAs緩沖層、第一隧道結、第一GaAs電池、第二隧道結、第二GaAs電池和cap層。

技術方案中，優選的，GaAs緩沖層使用n型摻雜劑，摻雜劑的摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，GaAs緩沖層的厚度為100nm-4000nm。

技術方案中，優選的，第一隧道結包括依次設置的n型摻雜劑摻雜的n⁺-GaInP層和p型摻雜劑摻雜的p⁺-AlGaAs層，n⁺-GaInP層的厚度為10nm-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3，p⁺-AlGaAs層的厚度為10nm-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3。

技術方案中，優選的，第一GaAs電池包括依次設置的n型摻雜劑摻雜的n-GaAs發射區層和p型摻雜劑摻雜的p-GaAs基區層，發射區層的厚度為50nm-1000nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，基區層的厚度為500nm-5000nm，摻雜濃度為1×10¹⁵-1×10¹⁸cm^-3。

技術方案中，優選的，第二隧道結包括依次設置的n型摻雜劑摻雜的n⁺-GaInP層和p型摻雜劑摻雜的p⁺-AlGaAs層，n⁺-GaInP層的厚度為10nm-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3，p⁺-AlGaAs層的厚度為10nm-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3。

技術方案中，優選的，第二GaAs電池包括依次設置的n型摻雜劑摻雜的n-GaAs發射區層和p型摻雜劑摻雜的p-GaAs基區層，發射區層的厚度為50nm-1000nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，基區層的厚度為500nm-5000nm，摻雜濃度為1×10¹⁵-1×10¹⁸cm^-3。

技術方案中，優選的，cap層為n型摻雜劑摻雜的n⁺-Ga_1-xIn_xAs，其中0.01≤x≤0.4，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3，厚度為50nm-1000nm。

技術方案中，優選的，p型摻雜劑為Zn、Mg或C。

技術方案中，優選的，n型摻雜劑為Si、Se或Te。