[發明專利]一種晶格失配的多結太陽能電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201810413637.1
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108493284B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 吳真龍;姜偉;韓效亞;王玉;汪洋
• 申請（專利權）人: 揚州乾照光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/0735;H01L31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李婷婷;王寶筠

本申請提供一種晶格失配的多結太陽能電池及其制作方法，所述晶格失配的多結太陽能電池包括變質緩沖層，變質緩沖層包括至少兩個子層，每個子層中的In組分恒定，多個子層中的In組分漸變，在相鄰兩個子層之間還包括一層薄的δ摻雜層，所述δ摻雜層在生長過程中，由于斷開III族金屬源，導致生長中斷，從而在組分漸變層將絕大多數的位錯限制在相鄰子層的界面處后，在界面處插入一層薄的δ摻雜層，可以使得部分原本還會向上延伸的位錯被阻斷，進而能夠針對性的增強位錯阻斷的效果，減少了外延層的位錯密度，提高了材料的晶體質量。本發明提供的晶格失配的多結太陽能電池將組分階變法的作用與δ摻雜層的作用結合在一起，從而提高了阻擋位錯的效果。

技術領域

本發明涉及太陽能電池制作技術領域，尤其涉及一種晶格失配的多結太陽能電池及其制作方法。

背景技術

太陽電池可將太陽能直接轉換為電能，是一種最有效的清潔能源形式。III-V族化合物半導體太陽電池在目前材料體系中轉換效率最高，同時具有耐高溫性能好、抗輻照能力強等優點，被公認為是新一代高性能長壽命空間主電源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配結構的三結電池已在航天領域得到廣泛應用。

但是傳統的晶格匹配三結電池頂電池GaInP和中電池In_0.01GaAs的電流密度遠小于底電池Ge的電流密度，沒有充分利用太陽光譜，限制了光電轉換效率的提高。提高太陽電池轉換效率的最有效的途徑是提高各子電池的帶隙匹配程度，從而更合理的分配太陽光譜。改變各子電池的帶隙需要通過改變三元甚至四元材料的組分配比，往往會導致各子電池間存在晶格失配產生殘余應力和位錯，影響電池性能。

在III-V族太陽電池結構的大失配材料外延中采用變質緩沖層(metamorphicbuffer)可以釋放晶格失配材料外延時產生的殘余應力和阻斷位錯向有源區的延伸。現有變質緩沖層技術采用組分階變法，一方面組分逐層增加達到目標晶格常數，另一方面每層采用相同組分，使位錯釘扎在每一緩沖層的界面處，不向上延伸進入電池有源區。

現有技術中的變質緩沖層技術雖然能夠阻擋位錯向上延伸，但阻擋位錯的能力有限，且釋放應力的效果不足，容易出現晶圓翹曲和表面粗糙的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種晶格失配的多結太陽能電池及其制作方法，以解決現有技術中變質緩沖層的阻擋位錯效果不足，且釋放應力效果不好造成的晶圓翹曲和表面粗糙的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種晶格失配的多結太陽能電池，至少包括：

第一子電池、第二子電池和第三子電池；

位于所述第一子電池與所述第二子電池之間的變質緩沖層；

所述變質緩沖層包括至少兩個子層，所述變質緩沖層的材質為GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每個所述子層中的In組分恒定；

且，沿所述第一子電池至所述第二子電池的方向，多個所述子層中的In組分漸變；

至少一層δ摻雜層，每層所述δ摻雜層位于相鄰的兩個所述子層之間。

優選地，所述δ摻雜層的材料為GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一種。

優選地，所述δ摻雜層的總厚度為10nm-100nm，包括端點值。

優選地，所述δ摻雜層的摻雜類型為n型摻雜，摻雜雜質包括Si、Te或Se。

優選地，所述δ摻雜層的摻雜類型為p型摻雜，摻雜雜質包括Zn、C、Mg或Be。

優選地，所述δ摻雜層的摻雜濃度等于或高于10¹⁸/m³。