[實用新型]一種等離激元增強GaAs基多結(jié)太陽電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720105272.7
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN206422080U
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曙光;李國強;高芳亮;溫雷;徐珍珠
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0735;H01L31/18;H01L31/0304
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及太陽電池領(lǐng)域，特別涉及一種等離激元增強GaAs基多結(jié)太陽電池。

背景技術(shù)

GaAs基化合物太陽電池，因其較高的光電轉(zhuǎn)換效率，良好的抗輻照性能和空間穩(wěn)定性等優(yōu)勢近年來獲得了飛速發(fā)展，是目前太空航天器的主要供電來源。目前多結(jié)太陽電池研究較多的體系是InGaP/GaAs/Ge結(jié)構(gòu)電池，傳統(tǒng)多結(jié)太陽電池雖可以提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，然而隨著層數(shù)的增加多結(jié)電池也存在一些新的問題。首先，InGaP/GaAs/Ge太陽電池帶隙排布為1.84/1.42/0.67eV，底電池和中間子結(jié)電池較大的帶隙失配導(dǎo)致Ge子電池中的光生電流大于其他子結(jié)中的電流，而多結(jié)疊層太陽電池的電流取決于子結(jié)中最小的光生電流，因此電流失配將導(dǎo)致部分光生電流損失進而影響器件效率；其次，多結(jié)疊層太陽電池對材料組分要求嚴格，器件在設(shè)計制備及測試等環(huán)節(jié)的復(fù)雜性和成本均大幅上升，器件的制備成本高昂也正是III-V族太陽電池?zé)o法真正實現(xiàn)民用的主要原因。因此研究如何在保持器件高的光電轉(zhuǎn)換效率的同時有效簡化器件的制備工藝成本，具有十分重要的意義。

實用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種等離激元增強GaAs基多結(jié)太陽電池，光電轉(zhuǎn)換效率高且成本低。

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種等離激元增強GaAs基多結(jié)太陽電池，由下至上依次包括底電極、In_0.3Ga_0.7As底電池、隧穿結(jié)、GaAs頂電池和頂電極；所述In_0.3Ga_0.7As底電池由下至上依次包括p-In_0.3Ga_0.7As薄膜、第一n-In_0.3Ga_0.7As薄膜、Ag/Al合金納米顆粒層和第二n-In_0.3Ga_0.7As薄膜。

所述p-In_0.3Ga_0.7As薄膜的厚度為60-600納米，摻雜濃度為2×10¹⁷-5×10¹⁷cm^-3；所述第一n-In_0.3Ga_0.7As薄膜的厚度為20-80納米，摻雜濃度為2×10¹⁷～5×10¹⁷cm^-3；所述Ag/Al合金納米顆粒層中的Ag/Al納米金屬顆粒平均高度為10-20納米，平均直徑為10-30納米；所述第二n-In_0.3Ga_0.7As薄膜的厚度為80-250納米；摻雜濃度為2×10¹⁷～5×10¹⁷cm^-3。

所述隧穿結(jié)為重摻GaAs遂穿結(jié)，由下至上依次包括n-GaAs薄膜和p-GaAs薄膜，所述n-GaAs薄膜厚度為3-8納米，摻雜濃度為1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3；所述p-GaAs薄膜的厚度為3-8納米，摻雜濃度為1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

所述GaAs頂電池由下至上依次包括p-GaAs薄膜和n-GaAs薄膜；所述p-GaAs薄膜厚度為100-800納米，摻雜濃度為1.5×10¹⁷-4×10¹⁸cm^-3；所述n-GaAs薄膜的厚度為2-5微米，摻雜濃度為1×10¹⁷-3×10¹⁷cm^-3。

所述底電極為AuGeNi薄膜，厚度為300-600納米。

所述頂電極為Au薄膜，厚度為300-600納米。

所述的等離激元增強GaAs基多結(jié)太陽電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)In_0.3Ga_0.7As底電池的制備：