[發(fā)明專利]一種太陽能電池及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710743438.2
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107546287B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳真龍;姜偉;李俊承;陳凱軒;張雙翔
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州乾照光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0725;H01L31/0735;H01L31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李婷婷;王寶筠

本申請?zhí)峁┮环N太陽能電池及其制作方法，所述太陽能電池包括依次層疊設(shè)置且晶格匹配的第一子電池、第一隧穿結(jié)、第二子電池、第二隧穿結(jié)和第三子電池，所述第二子電池中包括多量子阱結(jié)構(gòu)；其中，所述多量子阱結(jié)構(gòu)包括交叉層疊的多層勢阱層和多層勢壘層，以及位于所述勢阱層和所述勢壘層之間的緩沖過渡層。所述緩沖過渡層能夠更為精確的平衡應(yīng)力，減少缺陷，并且可以改善多量子阱結(jié)構(gòu)中勢阱層和勢壘層之間的界面處出現(xiàn)原子互擴(kuò)散的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池及其制作方法。

背景技術(shù)

太陽能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，是一種清潔能源利用裝置。III-V族化合物半導(dǎo)體太陽電池在目前材料體系中轉(zhuǎn)換效率最高，同時具有耐高溫性能好、抗輻照能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是新一代高性能長壽命空間主電源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配結(jié)構(gòu)的三結(jié)電池已在航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的晶格匹配三結(jié)電池中頂電池GaInP和中電池InGaAs與底電池Ge之間電流密度存在不匹配，限制了光電轉(zhuǎn)換效率的提高。因此，三結(jié)電池如何進(jìn)一步調(diào)整頂中電池的匹配電流成為亟待解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中提出了在PN結(jié)的本征層中加入多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)，利用應(yīng)變平衡等外延生長技術(shù)，可以較好地解決晶格失配的問題，由于量子阱結(jié)構(gòu)引入了中間能級，使得電池的光譜響應(yīng)得到擴(kuò)展，從而達(dá)到提高電池的短路電流的目的。與常規(guī)三結(jié)太陽電池相比，通過拓展GaAs中電池的光譜響應(yīng)，調(diào)整頂中電池的匹配電流，最終實(shí)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)換效率的提升。

盡管通過平衡應(yīng)力的方法能夠減少晶體缺陷，但由于GaAsP的周期性高勢壘阻礙了載流子的輸運(yùn)，降低太陽電池的開路電壓Voc和填充因子FF，而且需要足夠多的MQW數(shù)目對于收集光子提高太陽電池性能至關(guān)重要，但是過多的MQW數(shù)目會帶來過多的界面。界面處存在原子擴(kuò)散問題，從而影響太陽能電池的光電性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種太陽能電池及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中多量子阱結(jié)構(gòu)的勢阱層和勢壘層之間的界面處存在原子互相擴(kuò)散的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種太陽能電池，包括：

依次層疊設(shè)置且晶格匹配的第一子電池、第一隧穿結(jié)、第二子電池、第二隧穿結(jié)和第三子電池，所述第二子電池中包括多量子阱結(jié)構(gòu)；

其中，所述多量子阱結(jié)構(gòu)包括交叉層疊的多層勢阱層和多層勢壘層，以及位于所述勢阱層和所述勢壘層之間的緩沖過渡層。

優(yōu)選地，所述第一子電池為Ge底電池，所述第二子電池為包含多量子阱結(jié)構(gòu)的InGaAs中電池，所述第三子電池為GaInP或AlGaInP頂電池。

優(yōu)選地，所述多量子阱結(jié)構(gòu)中勢阱層的材質(zhì)為In_xGa_1-xAs；勢壘層的材質(zhì)為GaAs_1-yP_y；其中，x的取值范圍為0-0.3，包括0.3；y的取值范圍為0-0.5，包括0.5。

優(yōu)選地，當(dāng)所述勢阱層材料為In_xGa_1-xAs，且x<0.1時，所述緩沖過渡層的材質(zhì)為GaAs；

當(dāng)所述勢阱層材料為In_xGa_1-xAs，且x≥0.1時，所述緩沖過渡層的材質(zhì)為In_zGaAs，其中，0<z<x。

優(yōu)選地，所述緩沖過渡層的厚度范圍為0.3nm-3nm，包括端點(diǎn)值。

優(yōu)選地，多層所述緩沖過渡層中至少存在一層緩沖過渡層厚度與其余緩沖過渡層的厚度不同。