[實用新型]一種基于雙面拋光襯底的空間三結太陽能電池

有效

• 申請號: 201821954535.2
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN209029401U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 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: H01L31/0687
• 分類號: H01L31/0687;H01L31/0352
• 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基于雙面拋光襯底的空間三結太陽能電池，包括GulnGaSe子電池、GaAs襯底、GalnAs子電池以及GalnP子電池，所述GaAs襯底為雙面拋光的n型單晶片結構，所述GaAs襯底的下表面設置有GaAs緩沖層I，所述GulnGaSe子電池沉積于GaAs緩沖層I的下表面位置。利用n型GaAs雙面拋光襯底，在GaAs上表面采用MOCVD方法沉積帶隙組合為1.9eV/1.42eV的GaInP子電池和GaAs子電池，在其下表面采用磁控濺射方法濺射帶隙寬度1.1eV的CuInGaSe子電池，最終得到帶隙組合1.9eV/1.42eV/1.1eV的空間三結太陽能電池，達到了太陽光譜下更佳的帶隙組合，使得太陽光譜更有效的分割利用，提高電池對太陽光譜的利用率，從而顯著提高了電池的光電轉化效率。

技術領域

本實用新型涉及空間飛行器電池技術領域，具體是一種基于雙面拋光襯底的空間三結太陽能電池。

背景技術

現代航天工程的發展對電源系統的要求越來越高，一方面要求高功率，另一方面又要求盡量減少電源系統的質量、體積，同時要降低成本，自從20世紀90年代中期以來，以砷化鎵電池為基礎的高效率多結太陽電池得到大力發展，但是由于使用的工藝設備、原材料等原因，電池的質量比功率因剛性襯底的引入難以大幅度地降低，鑒于III-V族太陽能電池的光電轉換效率高、抗輻射性能好、溫度特性優越等優點，各國科研人員都在現有技術的基礎上進行研究。

近年來，GaInP/GaInAs/Ge結構的砷化鎵太陽能電池作為主要的電源被廣泛應用于各種航天器，常規空間GaInP/GaInAs/Ge三結太陽電池具有光電轉換效率高、抗輻照性能強、溫度特性好以及晶格匹配易于規模化生產等優勢,已成為空間飛行器的主要動力源。常規晶格匹配的三節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(1.90eV)/GaInAs(1.42eV)/Ge(0.67eV)電池中Ge子電池帶隙寬度較小，覆蓋的太陽光譜范圍較寬，產生的電流密度遠大于GaInP和GaInAs子電池，造成了光譜的損失，這就限制了此結構電池的光電轉化效率的提升。為進一步提高電池的光電轉化效率，近年來發展出多種結構，如失配GaInP/GaInAs/Ge結構、倒裝GaAs結構和更多結電池等多種結構，雖然這些結構都能達到提高電池的光電轉化效率的目的，但是因為晶格不匹配，都需要生長較厚的緩沖層，極大的增加了電池的成本，這也是至今未能取代常規空間GaInP/GaInAs/Ge晶格匹配電池的原因。

理論研究表明,1.9eV/1.42eV/1.0eV帶隙組合的三結太陽電池能實現更好的電流匹配,AM0光譜下的理論轉換效率可達38％。GaInP/GaAs可以實現帶隙1.9eV/1.42eV組合且晶格匹配，1eV的材料目前有Ga0.7In0.3As、GaInNAs等材料。Ga0.7In0.3As材料與GaInP(1.9eV)晶格失配嚴重、GaInNAs晶體質量差、少子擴撒長度短，都不是理想的材料。尋找可用的帶隙1.0eV左右的材料仍是是目前的熱點之一。因此，本領域技術人員提供了一種基于雙面拋光襯底的空間三結太陽能電池。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于雙面拋光襯底的空間三結太陽能電池，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：