[發(fā)明專利]一種多量子阱空間GaInP/InGaAs/Ge電池外延片的制造方法

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• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107316909A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬智
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌凱迅光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所36100
• 代理人: 張靜,張文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池外延片的制造方法，尤其是涉及一種多量子阱空間GaInP/InGaAs/Ge電池外延片的制造方法。

背景技術(shù)

GaInP/InGaAs/Ge 三結(jié)太陽能電池由于光電轉(zhuǎn)化效率高、抗輻照性能好等特點目前已成為空間飛行器的主要能源。目前空間用GaInP/InGaAs/Ge 三結(jié)太陽能電池基本采用晶格匹配的的GaInP/InGaAs/Ge結(jié)構(gòu)，由于需要GaInP、InGaAs、Ge材料晶格參數(shù)匹配，三種材料的禁帶寬度就固定了。GaInP/InGaAs/Ge三結(jié)電池中Ge材料禁帶寬度較小，覆蓋的光譜較寬，導(dǎo)致其電流密度較大，與InGaAs和GaInP構(gòu)成的電池電流不匹配，這就降低了太陽光的利用率。目前，常規(guī)GaInP/InGaAs/Ge三結(jié)太陽能電池達(dá)到的最高效率32%～33%和理論極限值49%還有很大的差距，提高常規(guī)GaInP/InGaAs/Ge三結(jié)太陽能電池的效率還有很大的空間。

為了改善常規(guī)GaInP/InGaAs/Ge三結(jié)太陽能電池電流不匹配的情況，在電池材料晶格匹配的情況下，引入新材料層，改善帶隙組合是提高常規(guī)GaInP/InGaAs/Ge 三結(jié)太陽能電池效率的一種方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能加寬中電池和頂電池的吸收光譜寬度、改善電池的抗輻照性能、減少復(fù)合、從而提高空間GaInP/InGaAs/Ge外延片的光電轉(zhuǎn)化效率的多量子阱空間GaInP/InGaAs/Ge電池外延片的制造方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種多量子阱空間GaInP/InGaAs/Ge電池外延片的制造方法，特征是：在由GaInAs基區(qū)層、發(fā)射區(qū)層、AlGaAs背場層、AlInP窗口層構(gòu)成的中電池中引入GaAsP/GaInAs量子阱層，在由GaInP基區(qū)層、發(fā)射區(qū)層、AlGaInP背場層、AlInP窗口層構(gòu)成的頂電池中引入GaInP/AlGaInP量子阱層，具體步驟如下：

提供一p-Ge襯底，在p-Ge襯底上依次外延生長n-AlGaInP成核層，n-GaAs/ n-GaInAs緩沖層，n++-GaAs/p++-GaAs隧穿結(jié)層，p-AlGaAs/p-AlGaInAs (DBR)反射層，p-AlGaAs 背場層，p-GaInAs基區(qū)層，GaAsP/GaInAs量子阱層，n-GaInAs發(fā)射區(qū)層，n-AlInP窗口層，n++-GaInP/p++-AlGaAs隧穿結(jié)層，p-AlGaInP背場層，p-GaInP基區(qū)層，GaInP/AlGaInP量子阱層，n-GaInP發(fā)射區(qū)層，n-AlInP窗口層和n+-GaAs歐姆接觸層。

襯底材料為p-Ge；n-AlGaInP成核層的厚度為0.01μm，摻雜濃度為1～2×10¹⁸cm^-3。

n-GaAs/GaInAs緩沖層的厚度為0.5μm，摻雜濃度為≥1×10¹⁸cm^-3。

n++-GaAs/p++-GaAs隧穿結(jié)層，其中n++-GaAs層的厚度為0.01-003μm，摻雜濃度為≥5×10¹⁸cm^-3，p++-GaAs層的厚度為0.01-003μm，摻雜濃度為≥1×10¹⁹cm^-3。

p-AlGaAs/p-AlGaInAs (DBR)反射層的厚度為1.8μm，摻雜濃度為1×10¹⁸ cm^-3。

p-AlGaAs 背場層的厚度為0.1μm，摻雜濃度為1～2×10¹⁸ cm^-3。

p-GaInAs基區(qū)層的厚度為0.6μm，摻雜濃度為2～8×10¹⁶cm^-3。

GaAsP/GaInAs 量子阱層結(jié)構(gòu)共30對，總厚度為1μm。

n-GaInAs發(fā)射區(qū)層的厚度為0.1μm，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。

n-AlInP窗口層的厚度為0.1μm，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3。