[發明專利]一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710550320.8
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107403850B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 黃珊珊;張小賓;馬滌非;毛明明;劉建慶;潘旭;張露;劉雪珍
• 申請（專利權）人: 中山德華芯片技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池，其特征在于：包括一個p型襯底以及三個或三個以上串聯設置的子電池，各子電池與相鄰結構保持晶格匹配，各子電池之間用隧穿結連接，且在所有的子電池中至少有一個子電池為含嵌入式背場結構的GaInNAs子電池，該GaInNAs子電池包括由下至上按層狀結構疊加的p型背場、非有意摻雜的GaInNAs基區、n型發射區、n型窗口層，其中，所述非有意摻雜的GaInNAs基區在靠近p型背場方向含有嵌入式背場結構，該嵌入式背場結構為與p型背場所用材料及摻雜條件一致的圓柱陣列，該圓柱陣列為遠離空間電荷區而無法被有效收集的少子提供勢壘，將少子反射回空間電荷區，從而提高少子收集效率。

2.根據權利要求1所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池，其特征在于：所述p型背場采用帶隙高于GaInNAs材料的III-V族半導體材料。

3.根據權利要求1所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池，其特征在于：所述n型發射區采用III-V族半導體材料。

4.根據權利要求1所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池，其特征在于：所述n型窗口層采用帶隙高于GaInNAs材料的III-V族半導體材料。

5.根據權利要求1所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池，其特征在于：所述p型襯底為Ge襯底或GaAs襯底。

6.一種權利要求1所述含嵌入式背場結構的多結太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：選擇一p型襯底；

步驟2：在p型襯底上，生長GaInNAs子電池之下的子電池；

步驟3：生長含有嵌入式背場結構的GaInNAs子電池，步驟依次為采用金屬有機物化學氣相沉積技術生長GaInNAs子電池的p型背場、在p型背場之上采用電子束刻蝕的方法制備圖案化的SiO₂掩膜、采用金屬有機物化學氣相沉積技術制備圓柱陣列、利用緩沖氧化物刻蝕液選擇性腐蝕去除SiO₂掩膜，以及采用金屬有機物化學氣相沉積技術依次生長非有意摻雜的GaInNAs基區、n型發射區及n型窗口層；

步驟4：在生長完GaInNAs子電池之后，生長GaInNAs子電池之上的子電池；

步驟5：對含嵌入式背場結構的多結太陽能電池進行退火。

7.根據權利要求6所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池的制備方法，其特征在于：各子電池與相鄰結構保持晶格匹配，各子電池之間用隧穿結連接。

8.根據權利要求6所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟1中所述p型襯底為Ge襯底或GaAs襯底；步驟2中所述GaInNAs子電池之下的子電池的帶隙比GaInNAs子電池的帶隙窄；步驟3中所述GaInNAs子電池的基區帶隙在0.9～1.4eV之間；步驟4中所述GaInNAs子電池之上的子電池的帶隙比GaInNAs子電池的帶隙寬，且保證各子電池的帶隙從下到上依次遞增。

9.根據權利要求6所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟3中所述p型背場厚度為100～150nm、摻雜濃度為1e18～1e19/cm³，所述非有意摻雜的GaInNAs基區厚度為1500～3000nm，所述n型發射區厚度為50～150nm、摻雜濃度為5e17～5e18/cm³，所述n型窗口層厚度為20～50nm、摻雜濃度為5e17～5e18/cm³。

10.根據權利要求6所述的一種含嵌入式背場結構的多結太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟3中所述圓柱陣列采用與p型背場一樣的材料與摻雜條件，該圓柱陣列直徑為100～500nm，圓心距為5～10μm，高度為1000～1500nm。