[發明專利]一種三結砷化鎵太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202110358726.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112736157B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 徐培強;王克來;寧如光;林曉珊;潘彬;王向武;張銀橋
• 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;H01L31/0693;H01L31/18
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 張震東

本發明涉及一種三結砷化鎵太陽電池及其制備方法，屬于太陽能電池技術領域。本發明提供的一種三結砷化鎵太陽電池，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、AlInP緩沖層、InAlGaAs緩沖層、DBR、中電池、中頂隧穿結、頂電池以及蓋帽層；其中，所述AlInP緩沖層具有一粗糙面，所述粗糙面設置于靠近所述InAlGaAs緩沖層的一側，所述粗糙面由若干個金字塔形凸起均勻分布形成。本發明設計可以直接將材料的晶格常數過渡到目標值，降低生長時間，消除應力，獲得高質量、平整的外延片。適合用于禁帶匹配，晶格失配的三結砷化鎵太陽電池。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種三結砷化鎵太陽電池及其制備方法。

背景技術

近年來，為了進一步提升高效砷化鎵太陽電池的轉換效率，國內外的主要研究機構和企業都把研究的焦點放在了禁帶匹配，晶格失配的三結砷化鎵太陽電池。該類型的太陽電池主要是通過把三結砷化鎵太陽電池的各結子電池的吸收光譜重新分配，有效降低太陽光在電池內部轉化成熱能的幾率，提升產品的電流密度，進而提升產品的整體轉換效率。該類型的太陽電池的結構，一般是通過生長多層緩沖層的方式，根據底電池和中電池材料及其組分含量的不同，一般需要設置5～10層的緩沖層才能將晶格常數逐漸的過渡到目標值，然后生長中、頂電池子電池。該制備方法耗時長，產能低，并且由于生長過程中應力釋放不充分，不可避免的加重外延片的翹曲，影響產品的均勻性，嚴重時會降低產品性能。

發明內容

基于此，本發明設計一種三結砷化鎵太陽電池及其制備方法，解決晶格失配型太陽電池生長過程中，生長緩沖層耗時長、應力釋放不充分等問題，縮短外延片制備時間，降低電池生產成本，提高發明產品性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種三結砷化鎵太陽電池，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、AlInP緩沖層、InAlGaAs緩沖層、DBR、中電池、中頂隧穿結、頂電池以及蓋帽層；

其中，所述AlInP緩沖層具有一粗糙面，所述粗糙面設置于靠近所述InAlGaAs緩沖層的一側，所述粗糙面由若干個金字塔形凸起均勻分布形成。

優選地，所述Ge襯底為P型Ge襯底。

優選地，其中三結砷化鎵太陽電池為禁帶匹配、晶格失配的三結砷化鎵太陽電池。

本發明還提供一種三結砷化鎵太陽電池的制備方法，所述三結砷化鎵太陽電池如前所述，其制備方法包括依次進行的以下步驟：

步驟1：在Ge襯底上生長底電池，高溫下通過PH₃擴散的形式，形成底電池發射區，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，所述中底隧穿結厚度為0.01～0.03μm，所述中底隧穿結采用N⁺⁺GaAs—P⁺⁺GaAs結構；

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；