[發明專利]一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710289119.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106935721A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王志明;余鵬;李彩虹;巫江;劉德勝;姬海寧;牛曉濱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;余鵬
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/56
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙)51237
• 代理人: 李華,溫黎娟

1.一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述量子點太陽能電池包括由下到上依次設置的襯底層、緩沖層、隔離層、多個周期的量子點結構層、發射層、電極接觸層，所述多個周期的量子點結構層的每一周期包括至少一層量子點層、一層第一間隔層、一層第二間隔層，所述量子點層為液滴外延方法生長形成。

2.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述量子點層為III-V族化合物量子點層，所述第一間隔層為n型摻雜砷化鎵鋁層，所述第二間隔層為未摻雜砷化鎵鋁層。

3.根據權利要求2所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述III-V族化合物量子點層為砷化鎵銦量子點層或砷化鎵量子點層。

4.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述多個周期的量子點結構層的周期數不小于2。

5.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述襯底層為n型砷化鎵單晶片或半絕緣型砷化鎵單晶片，所述緩沖層為砷化鎵層，所述隔離層為砷化鎵鋁層，所述發射層為p型摻雜砷化鎵鋁層，所述電極接觸層為p型重摻雜砷化鎵層。

6.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述緩沖層和所述隔離層之間由下到上還依次設置有背電場層和基底層，所述背電場層為砷化鎵層，所述基底層為砷化鎵鋁層。

7.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述發射層和所述電極接觸層之間還設置有窗口層，所述窗口層為p型摻雜砷化鎵鋁層。

8.根據權利要求1所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池，其特征在于：所述量子點太陽能電池還包括背電極和正電極，所述背電極位于所述襯底層下部，所述正電極位于所述電極接觸層上部。

9.一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

(1)提供一襯底層，所述襯底層為n型砷化鎵單晶片或半絕緣型砷化鎵單晶片；

(2)在所述襯底層上生長緩沖層，所述緩沖層為砷化鎵層；

(3)在所述緩沖層上生長背電場層，所述背電場層為砷化鎵層；

(4)在所述背電場層上生長基底層，所述基底層為砷化鎵鋁層；

(5)在所述基底層上生長隔離層，所述隔離層為砷化鎵鋁層；

(6)在所述隔離層上生長多個周期的量子點結構層，其中每一周期包括至少一層量子點層，一層第一間隔層，一層第二間隔層，所述量子點層為液滴外延方法生長形成；所述的第一間隔層的厚度為5～15nm，生長溫度為350～450℃；所述第二間隔層的厚度為20～60nm，生長溫度為550～620℃；

(7)在所述量子點結構層上形成發射層，所述發射層為p型摻雜砷化鎵鋁層；

(8)在所述發射層上形成窗口層，所述窗口層為p型摻雜砷化鎵鋁層；

(9)在所述窗口層上形成電極接觸層，所述電極接觸層為p型重摻雜砷化鎵層；

(10)在400～800℃氮氣條件下退火；

(11)在所述電極接觸層上形成正電極，在所述襯底層下形成背電極；

(12)在350～400℃氮氣條件下退火。

10.根據權利要求9所述的一種基于液滴外延技術的量子點太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述緩沖層的厚度為80～150nm，生長溫度為450～550℃；所述背電場層的厚度為10～50nm，生長溫度為550～650℃；所述基底層的厚度為450～550nm；所述隔離層的厚度為20～80nm；所述發射層的厚度為150～250nm，生長溫度為450～550℃；所述窗口層的厚度為10～50nm；所述電極接觸層的厚度為20～80nm，生長溫度為350～450℃。