[發明專利]一種改善型三結砷化鎵太陽電池及其制作方法

有效

• 申請號: 202111243885.4
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113690335B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 徐培強;李俊承;寧如光;林曉珊;潘彬;王向武
• 申請（專利權）人: 南昌凱迅光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/078
• 分類號: H01L31/078;H01L31/18
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 石紅麗

本發明涉及砷化鎵太陽電池結構技術領域，具體是涉及一種改善型三結砷化鎵太陽電池及其制作方法，該太陽電池自下向上依次為Ge襯底、Ge底電池、GaAs緩沖層、第一隧穿結、DBR、InGaAs中電池、第二隧穿結、GaInP頂電池；其中，所述第一隧穿結和所述第二隧穿結結構相同，為AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP多異質結結構。本發明制作的太陽電池，其隧穿結采用多異質結隧穿結，可明顯提高隧穿電流，降低隧穿結處的壓降，同時增強隧穿結的輻照性能，改善產品的可靠性。

技術領域

本發明涉及砷化鎵太陽電池結構技術領域，具體是涉及一種改善型三結砷化鎵太陽電池及其制作方法。

背景技術

三結砷化鎵（GaAs）太陽電池以其高轉換效率、材料晶格匹配易于實現和優良的可靠性等優勢已經在太空領域得到了廣泛的應用。自2002年起，國外發達國家的空間飛行器已經全部采用砷化鎵三結太陽電池作為空間飛行器的主電源，國內空間飛行器使用的主電源也正在從傳統的硅太陽電池向高效砷化鎵三結太陽電池過渡，其批產轉換效率已經達到29.5-29.8%（AM0），在軌量超過850kW。在砷化鎵多結太陽電池結構中，不同子電池之間通過隧穿結串聯在一起。隨著技術的不斷進度，隧穿結的材料由早期的AlGaAs/AlGaAs，逐漸發展為寬禁帶異質結（GaInP/AlGaAs）的隧穿結，可顯著提高隧穿電流，改善太陽電池的性能。但隨著科技的不斷進度，對太陽電池的要求越來越高，需要進一步提升隧穿結的隧穿性能和可靠性能，使太陽電池的光電性能及可靠性能不斷提升，以滿足各種航天任務的順利執行。

發明內容

本發明提供了一種改善型三結砷化鎵太陽電池及其制作方法，該太陽電池隧穿結采用多異質結隧穿結，可明顯提高隧穿電流，降低隧穿結處的壓降，同時可增強隧穿結的輻照性能，改善產品可靠性。

本發明提供的一種改善型三結砷化鎵太陽電池，自下而上依次為Ge襯底、Ge底電池、GaAs緩沖層、第一隧穿結、DBR（分布式布拉格反射器）、InGaAs中電池、第二隧穿結、GaInP頂電池；

其中，所述第一隧穿結和所述第二隧穿結結構相同，為AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP多異質結結構。

本技術方案采用AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP隧穿結構，可明顯提高隧穿電流，降低隧穿結處的壓降，同時還可以增強隧穿結的輻照性能，改善產品的可靠性。

進一步的，上述方案中所述Ge底電池由下至上依次包括P-Ge基區、N-Ge發射區和GaInP成核層；所述N-Ge發射區厚度為0.1-0.3μm，所述GaInP成核層厚度為0.03-0.10μm。

進一步的，上述方案中所述GaAs緩沖層的厚度為0.2-0.6μm，摻雜濃度大于5×10¹⁶/cm³。

進一步的，上述方案中所述多異質結結構為N⁺⁺AlGaInP/N⁺⁺InP/P⁺⁺AlGaAs_xP/P⁺⁺AlGaInP，其中，N⁺⁺AlGaInP層厚度為10-20nm，N⁺⁺InP層厚度為1-10nm，P⁺⁺AlGaAs_xP層厚度為1-10nm，P⁺⁺AlGaInP層厚度為10-20nm；所述AlGaAs_xP中x的范圍為0x0.5。

進一步的，上述方案中所述多異質結結構中N型材料的摻雜劑為Te、Se、Si其中的一種或多種的組合，摻雜濃度3×10¹⁸-3×10¹⁹/cm³；P型材料的摻雜劑為Mg、Zn、C其中的一種或多種的組合，摻雜濃度要求2×10¹⁹-8×10¹⁹/cm³。