[實(shí)用新型]一種基于雙面拋光襯底的空間三結(jié)太陽能電池有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201821954535.2 | 申請日： | 2018-11-26 |
| 公開（公告）號： | CN209029401U | 公開（公告）日： | 2019-06-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 萬智;劉芬;林曉珊;徐培強(qiáng);張銀橋;汪洋;王向武 | 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙) 36135 | 代理人： | 喻莎 |
| 地址： | 330000 江西省南昌市新*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 子電池 襯底 雙面拋光 帶隙 三結(jié)太陽能電池 太陽光譜 下表面 沉積 電池 光電轉(zhuǎn)化效率 本實(shí)用新型 下表面位置 磁控濺射 單晶片 上表面 濺射 分割 | ||
本實(shí)用新型公開了一種基于雙面拋光襯底的空間三結(jié)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(jié)構(gòu)，所述GaAs襯底的下表面設(shè)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(jié)太陽能電池，達(dá)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(zhuǎn)化效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及空間飛行器電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于雙面拋光襯底的空間三結(jié)太陽能電池。
背景技術(shù)
現(xiàn)代航天工程的發(fā)展對電源系統(tǒng)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(tǒng)的質(zhì)量、體積，同時(shí)要降低成本，自從20世紀(jì)90年代中期以來，以砷化鎵電池為基礎(chǔ)的高效率多結(jié)太陽電池得到大力發(fā)展，但是由于使用的工藝設(shè)備、原材料等原因，電池的質(zhì)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(zhuǎn)換效率高、抗輻射性能好、溫度特性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，各國科研人員都在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。
近年來，GaInP/GaInAs/Ge結(jié)構(gòu)的砷化鎵太陽能電池作為主要的電源被廣泛應(yīng)用于各種航天器，常規(guī)空間GaInP/GaInAs/Ge三結(jié)太陽電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高、抗輻照性能強(qiáng)、溫度特性好以及晶格匹配易于規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢,已成為空間飛行器的主要動力源。常規(guī)晶格匹配的三節(jié)GaInP/GaInAs/Ge結(jié)構(gòu)由于晶格匹配，外延生長過程中位錯(cuò)密度較少，光電轉(zhuǎn)化效率能達(dá)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(chǎn)生的電流密度遠(yuǎn)大于GaInP和GaInAs子電池，造成了光譜的損失，這就限制了此結(jié)構(gòu)電池的光電轉(zhuǎn)化效率的提升。為進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率，近年來發(fā)展出多種結(jié)構(gòu)，如失配GaInP/GaInAs/Ge結(jié)構(gòu)、倒裝GaAs結(jié)構(gòu)和更多結(jié)電池等多種結(jié)構(gòu)，雖然這些結(jié)構(gòu)都能達(dá)到提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率的目的，但是因?yàn)榫Ц癫黄ヅ洌夹枰L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(guī)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(jié)太陽電池能實(shí)現(xiàn)更好的電流匹配,AM0光譜下的理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)38％。GaInP/GaAs可以實(shí)現(xiàn)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(yán)重、GaInNAs晶體質(zhì)量差、少子擴(kuò)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(diǎn)之一。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了一種基于雙面拋光襯底的空間三結(jié)太陽能電池。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)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(jié)太陽能電池，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：
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- 專利分類
H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L31-00 對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射，或微粒輻射敏感的，并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的，或者專門適用于通過這樣的輻射進(jìn)行電能控制的半導(dǎo)體器件；專門適用于制造或處理這些半導(dǎo)體器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半導(dǎo)體本體為特征的
H01L31-04 .用作轉(zhuǎn)換器件的
H01L31-08 .其中的輻射控制通過該器件的電流的，例如光敏電阻器
H01L31-12 .與如在一個(gè)共用襯底內(nèi)或其上形成的，一個(gè)或多個(gè)電光源，如場致發(fā)光光源在結(jié)構(gòu)上相連的，并與其電光源在電氣上或光學(xué)上相耦合的
