[發(fā)明專利]一種三結(jié)砷化鎵太陽電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110358726.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112736157B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐培強(qiáng);王克來;寧如光;林曉珊;潘彬;王向武;張銀橋
• 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;H01L31/0693;H01L31/18
• 代理公司: 南昌金軒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 36129
• 代理人: 張震東

1.一種三結(jié)砷化鎵太陽電池，其特征在于，該電池包括：

Ge襯底；

于所述Ge襯底上由下至上依次外延生長的底電池、GaAs緩沖層、中底隧穿結(jié)、AlInP緩沖層、InAlGaAs緩沖層、DBR、中電池、中頂隧穿結(jié)、頂電池以及蓋帽層；

其中，所述AlInP緩沖層具有一粗糙面，所述粗糙面設(shè)置于靠近所述InAlGaAs緩沖層的一側(cè)，所述粗糙面由若干個金字塔形凸起均勻分布形成，所述AlInP緩沖層的厚度為0.5～0.8μm，生長完成的AlInP緩沖層表面采用粗化液粗化出若干個金字塔形凸起，粗化深度為0.2～0.4μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三結(jié)砷化鎵太陽電池，其特征在于，所述Ge襯底為P型Ge襯底。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三結(jié)砷化鎵太陽電池，其特征在于，其中三結(jié)砷化鎵太陽電池為禁帶匹配、晶格失配的三結(jié)砷化鎵太陽電池。

4.一種三結(jié)砷化鎵太陽電池的制備方法，其特征在于，所述三結(jié)砷化鎵太陽電池如權(quán)利要求1～3任一項所述，其制備方法包括依次進(jìn)行的以下步驟：

步驟1：在Ge襯底上生長底電池，高溫下通過PH₃擴(kuò)散的形式，形成底電池發(fā)射區(qū)，然后生長GaInP或AlGaInP成核層，該成核層同時作為底電池的窗口層；

步驟2：生長GaAs緩沖層，所述GaAs緩沖層厚度為0.1～0.8μm；

步驟3：生長中底隧穿結(jié)，所述中底隧穿結(jié)厚度為0.01～0.03μm，所述中底隧穿結(jié)采用N⁺⁺GaAs—P⁺⁺GaAs結(jié)構(gòu)；

步驟4：生長AlInP緩沖層，所述AlInP緩沖層的厚度為0.5～0.8μm，生長完成的AlInP緩沖層表面采用粗化液粗化出若干個金字塔形凸起；

步驟5：生長InAlGaAs緩沖層，所述InAlGaAs緩沖層厚度為0.2～0.4μm，所述InAlGaAs緩沖層材料為In_xAl_yGaAs，其中，0.03＜x≤0.10，0.05≤y≤0.10；

步驟6：生長DBR，所述DBR為多周期的In_xGaAs/In_yAlGaAs材料，周期數(shù)大于5對，其中0.03＜x≤0.10，0.03＜y≤0.10；

步驟7：生長中電池，所述中電池材料包括In_xGaAs基區(qū)和發(fā)射區(qū)，以及窗口層，其中，0.03＜x≤0.10，基區(qū)與發(fā)射區(qū)的總厚度為1.4～2.2μm，窗口層材料為AlInP或GaInP，窗口層厚度為0.05～0.2μm；

步驟8：生長中頂隧穿結(jié)，所述中頂隧穿結(jié)厚度為0.01～0.03μm，所述中頂隧穿結(jié)為N⁺⁺GaInP—P⁺⁺In_xAlGaAs結(jié)構(gòu)，其中，0.03＜x≤0.10；

步驟9：生長頂電池，頂電池晶格常數(shù)與中電池匹配，由Al_zGaInP背電場、GaInP基區(qū)、GaInP發(fā)射區(qū)及AlInP窗口層組成，其中0.15≤z≤0.4；

步驟10：生長In_xGaAs蓋帽層，厚度為0.4～0.6μm，其中，0.03＜x≤0.10。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種三結(jié)砷化鎵太陽電池的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述N⁺⁺GaAs的摻雜濃度大于1×10¹⁹/cm³，摻雜劑為Te、Se和Si中至少一種；所述P⁺⁺GaAs的摻雜濃度大于2×10¹⁹/cm³，摻雜劑為Mg、Zn和C中至少一種。