[實用新型]一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片

有效

• 申請號: 201821954517.4
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN209150123U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 萬智;劉芬;林曉珊;徐培強;張銀橋;汪洋;王向武
• 申請（專利權）人: 南昌凱迅光電有限公司
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/0352;H01L31/0216
• 代理公司: 南昌大牛專利代理事務所(普通合伙) 36135
• 代理人: 喻莎

本實用新型公開了一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片，包括襯底，所述襯底的上依次外延生長有成核層、緩沖層、第一隧穿結層和集光層，所述集光層上依次外延再生長有中電池層和頂電池層。本實用新型設計新穎，通過集光層可以降低太陽光的反射，增加二次反射的機會并可以使太陽光分布更加均勻，進而提升效率，另外集光層具有較廣的有效入射角度，可以增進漫射光的吸收，通過第一基區層和第二基區層使得頂電池層和中電池層禁帶寬度遞減，同時使各材料的晶格匹配，使得頂電池層和中電池層整體禁帶寬度增大，提升了電池的開路電壓，有利于光生載流子少子的收集，改善空間GaInP/InGaAs/Ge匹配電池的光電轉化效率。

技術領域

本實用新型涉及電池外延片技術領域，具體是一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片。

背景技術

太陽能電池是空間飛行器的主要動力來源，與其他光伏電池相比具有抗輻射性能好，光電轉化效率高等特點。空間用GaAs太陽能電池發展有常規晶格匹配的GaInP/GaInAs/Ge結構、失配GaInP/GaInAs/Ge結構、倒裝GaAs結構和更多節電池等多種結構。常規晶格匹配GaInP/GaInAs/Ge結構較其他結構光電轉化效率低，但由于不需要生長較厚的緩沖層使其制造成本較低，是目前空間電池最常用的結構。

晶格匹配的三節GaInP/GaInAs/Ge結構由于晶格匹配，外延生長過程中位錯密度較少，光電轉化效率能達到30％左右，但由于GaInP和GaInAs晶格參數固定，導致了結構中頂電池和中電池禁帶寬度并非是最優的帶隙組合，這就限制了此結構電池的開路電壓和光電轉化效率。因此，本領域技術人員提供了一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片，以解決上述背景技術中提出的問題。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片，包括襯底，所述襯底的上依次外延生長有成核層、緩沖層、第一隧穿結層和集光層，所述集光層上依次外延再生長有中電池層和頂電池層。

作為本實用新型再進一步的方案：所述中電池層包括第一背場層，所述第一背場層上依次外延生長有第一基區層、第一發射區層和第一窗口層。

作為本實用新型再進一步的方案：所述頂電池層包括第二隧穿結層，所述第二隧穿結層上依次外延生長有第二背場層、第二基區層、第二發射區層、第二窗口層和歐姆接觸層。

作為本實用新型再進一步的方案：所述第一基區層和第二發射區層均是一種由AI、Ca、 In和P元素組成所的構件，并且第一基區層和第二發射區層的厚度均為1μm。

作為本實用新型再進一步的方案：所述歐姆接觸層上表面還設置有電極，電極是由 50～150nm厚的鈦和100～500nm厚的金構成的金屬復合膜。

作為本實用新型再進一步的方案：所述集光層為一種微透鏡光學膜材質的構件，其厚度為2μm。

作為本實用新型再進一步的方案：所述襯底采用藍寶石襯底、Si襯底、SiC襯底和GaN 襯底中的任意一種。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型設計新穎，通過集光層可以降低太陽光的反射，增加二次反射的機會并可以使太陽光分布更加均勻，進而提升效率，另外集光層具有較廣的有效入射角度，可以增進漫射光的吸收，通過第一基區層和第二發射區層使得頂電池層和中電池層禁帶寬度遞減，同時使各材料的晶格匹配，使得頂電池層和中電池層整體禁帶寬度增大，提升了電池的開路電壓，有利于光生載流子少子的收集，改善空間GaInP/InGaAs/Ge匹配電池的光電轉化效率。

附圖說明

圖1為一種可匹配電池光電轉化效率的帶隙遞變空間電池外延片的結構示意圖；