[發明專利]用于空間應用的四結太陽能電池

在審

• 申請號: 201810323188.1
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN110047954A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: D·德爾卡斯;Z·比特納;S·維普勒;A·哈斯;J·哈特;N·米勒;P·帕泰爾;P·沙普斯
• 申請（專利權）人: 索埃爾科技公司
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/0352
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

1.一種制造四結太陽能電池(200，400，450，500)的方法，包括：

提供生長襯底(300)；

形成設置在生長襯底(300)之上或生長襯底(300)之中的第四太陽能子電池(D)；

外延生長設置在第四太陽能子電池(D)和生長襯底(300)之上的分級中間層(505)，隨后外延生長包括多個太陽能子電池的一系列半導體材料層，所述多個太陽能子電池包括第三太陽能子電池(C)、至少一個第二太陽能子電池(B)以及上部第一太陽能子電池(A)，其中第三太陽能子電池(C)設置在生長襯底(300)之上并且相對于生長襯底(300)晶格失配并且具有0.9至1.6eV范圍內的帶隙，第二太陽能子電池(B)設置在第三太陽能子電池(C)之上并且具有在近似1.55至1.8eV范圍內的帶隙，上部第一太陽能子電池(A)設置在第二太陽能子電池(B)之上并且具有超過30％摩爾分數的鋁含量和2.0至2.20eV范圍內的帶隙；

其中分級中間層(505)在成分上被分級，從而在一側上與生長襯底(300)晶格匹配并且在另一側上與第三太陽能子電池(C)晶格匹配，并且由受到在其整個厚度內面內晶格參數大于或等于生長襯底(300)的面內晶格參數的約束的任何基于As、P、N、Sb的III-V族化合物半導體組成。

2.如權利要求1所述的方法，第二太陽能子電池(B)具有近似1.73eV的帶隙并且與第三太陽能子電池(C)晶格匹配，并且上部第一太陽能子電池(A)具有2.05eV的帶隙并且與第二太陽能子電池(B)晶格匹配，并且所有四個太陽能子電池的平均帶隙等于或大于1.35eV。

3.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中上部第一太陽能子電池(A)由(In_xGa_1-x)_1-yAl_yP的基極層和(In_xGa_1-x)_1-yAl_yP的發射極層組成，在基極層中x為0.505并且y為0.142，對應于2.10eV的帶隙，在發射極層中x為0.505并且y為0.107，對應于2.05eV的帶隙。

4.如前述權利要求中任一項所述的方法，還包括提供設置在第四太陽能子電池(D)之上并且在分級中間層(505)下方的隧道二極管(303，304)，其中分級中間層(505)在成分上被分級，從而在一側上與第三太陽能子電池(C)晶格匹配并且在另一側上與隧道二極管(303，304)晶格匹配，并且由受到以下約束的任何基于As、P、N、Sb的III-V族化合物半導體組成：面內晶格參數大于或等于第三太陽能子電池(C)的面內晶格參數并且與隧道二極管(303，304)的面內晶格參數不同，并且具有比第四太陽能子電池(D)的帶隙能量大的帶隙能量。

5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中分級中間層(505)在一個與四個階梯之間在成分上階梯分級，從而在一側上與第三太陽能子電池(C)晶格匹配并且由InGaAs或(In_xGa_1-x)_yAl_1-yAs組成，其中0<x<1，0<y<1，并且x和y被選擇為使得帶隙在其整個厚度中也在1.15至1.41eV的范圍內分級。

6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中分級中間層(505)具有在1.15至1.41eV或者1.2至1.35eV或者1.25至1.30eV范圍內的帶隙。

7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中上部第一太陽能子電池(A)的(i)發射極層(320)；或者(ii)基極層(319)和發射極層(320)具有與直接相鄰的第二太陽能子電池(B)的晶格常數不同的晶格常數。