[發明專利]一種高性能三結砷化鎵太陽電池

在審

• 申請號: 202010528211.8
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111725332A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 杜偉;何鍵華;黃嘉敬;陳柯;方亮
• 申請（專利權）人: 中山德華芯片技術有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/078
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種高性能三結砷化鎵太陽電池，包括Ge襯底，采用MOCVD技術在所述Ge襯底上外延生長Ge底電池、第一隧穿結、GaInAs中電池、第二隧穿結和GaInP頂電池；其特征在于：在所述GaInP頂電池的發射區上沉積暫態金屬氧化物TMO，得到TMO窗口層，該TMO窗口層的禁帶寬度大于3.0eV，其暫態金屬氧化物能夠與GaInP頂電池的金屬上電極形成良好的歐姆接觸，其折射系數通過在1.4-2.0的范圍內變化調整，能夠起到減反射膜的作用，并且通過優化暫態金屬氧化物的光電性能，能夠提高電池的短路電流和光電轉換效率。

2.根據權利要求1所述的一種高性能三結砷化鎵太陽電池，其特征在于：所述暫態金屬氧化物為氧化鉬或氧化鎢。

3.根據權利要求1所述的一種高性能三結砷化鎵太陽電池，其特征在于：所述Ge底電池、GaInAs中電池和GaInP頂電池晶格匹配；

所述GaInP頂電池包括按照層狀結構依次疊加的P型摻雜AlInP或AlGaInP背場層，P型摻雜GaInP基區、n型摻雜GaInP發射區、TMO窗口層；其中，所述P型摻雜AlInP或AlGaInP背場層的厚度50-200nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；所述P型摻雜GaInP基區的厚度300-600nm，摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁷cm^-3；所述n型摻雜GaInP發射區的厚度50-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；所述TMO窗口層的厚度30-200nm；

所述第二隧穿結包括按照層狀結構疊加的n型GaInP層和p型AlGaAs層；其中，所述n型GaInP層的厚度5-30nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3；所述p型AlGaAs層的厚度5-30nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3；

所述GaInAs中電池包括按照層狀結構依次疊加的P型摻雜AlGaAs背場層、P型摻雜GaInAs基區、n型摻雜GaInP發射區、n型摻雜AlInP窗口層；其中，所述P型摻雜AlGaAs背場層的厚度500-200nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；所述P型摻雜GaInAs基區的厚度1um-2um，摻雜濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁷cm^-3；所述n型摻雜GaInP發射區的厚度50-200nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；所述n型摻雜AlInP窗口層的厚度30-100nm，摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；

所述第一隧穿結與GaInAs中電池之間設置有分布式布拉格反射器DBR，所述DBR包括依次交替生長的10-20個周期的n型摻雜AlGaAs和n型摻雜GaAs；其中，所述n型摻雜AlGaAs和n型摻雜GaAs的厚度為30-100nm，n型摻雜濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3；

所述第一隧穿結包括按照層狀結構疊加的n型GaAs層和p型AlGaAs層；其中，所述n型GaAs層的厚度5-30nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3；所述p型AlGaAs層的厚度5-30nm，摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。