一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池及其制备方法技术
Plasmon enhanced GaAs based junction solar cell and preparation method thereof
The invention discloses a plasmon enhanced GaAs based multi junction solar cell, followed by the bottom comprises a bottom electrode, In0.3Ga0.7As bottom cell, tunneling junction, GaAs top electrode and the top cell; In0.3Ga0.7As bottom cell followed from including P In0.3Ga0.7As film, In0.3Ga0.7As film, n first nano Ag/Al alloy the granular layer and second n In0.3Ga0.7As films. The invention also discloses the preparation method of the GaAs reinforced multi junction solar cell with the same element. The plasmon enhanced GaAs based multi junction solar cell has high photoelectric conversion efficiency and low preparation cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳电池领域，特别涉及一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池及其制备方法。
技术介绍
GaAs基化合物太阳电池，因其较高的光电转换效率，良好的抗辐照性能和空间稳定性等优势近年来获得了飞速发展，是目前太空航天器的主要供电来源。目前多结太阳电池研究较多的体系是InGaP/GaAs/Ge结构电池，传统多结太阳电池虽可以提高器件的光电转换效率，然而随着层数的增加多结电池也存在一些新的问题。首先，InGaP/GaAs/Ge太阳电池带隙排布为1.84/1.42/0.67eV，底电池和中间子结电池较大的带隙失配导致Ge子电池中的光生电流大于其他子结中的电流，而多结叠层太阳电池的电流取决于子结中最小的光生电流，因此电流失配将导致部分光生电流损失进而影响器件效率；其次，多结叠层太阳电池对材料组分要求严格，器件在设计制备及测试等环节的复杂性和成本均大幅上升，器件的制备成本高昂也正是III-V族太阳电池无法真正实现民用的主要原因。因此研究如何在保持器件高的光电转换效率的同时有效简化器件的制备工艺成本，具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池，光电转换效率高且成本低。本专利技术的另一目的在于提供上述等离激元增强GaAs基多结太阳电池的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池，由下至上依次包括底电极、In0.3Ga0.7As底电池、隧穿结、GaAs顶电池和顶电极；所述In0.3Ga0.7As底电池由下至上依次包括p-In0.3Ga0....
【技术保护点】
一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，由下至上依次包括底电极、In0.3Ga0.7As底电池、隧穿结、GaAs顶电池和顶电极；所述In0.3Ga0.7As底电池由下至上依次包括p‑In0.3Ga0.7As薄膜、第一n‑In0.3Ga0.7As薄膜、Ag/Al合金纳米颗粒层和第二n‑In0.3Ga0.7As薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，由下至上依次包括底电极、In0.3Ga0.7As底电池、隧穿结、GaAs顶电池和顶电极；所述In0.3Ga0.7As底电池由下至上依次包括p-In0.3Ga0.7As薄膜、第一n-In0.3Ga0.7As薄膜、Ag/Al合金纳米颗粒层和第二n-In0.3Ga0.7As薄膜。2.根据权利要求1所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，所述p-In0.3Ga0.7As薄膜的厚度为60-600纳米，掺杂浓度为2×1017-5×1017cm-3；所述第一n-In0.3Ga0.7As薄膜的厚度为20-80纳米，掺杂浓度为2×1017～5×1017cm-3；所述Ag/Al合金纳米颗粒层中的Ag/Al纳米金属颗粒平均高度为10-20纳米，平均直径为10-30纳米；所述第二n-In0.3Ga0.7As薄膜的厚度为80-250纳米；掺杂浓度为2×1017～5×1017cm-3。3.根据权利要求1所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，所述隧穿结为重掺GaAs遂穿结，由下至上依次包括n-GaAs薄膜和p-GaAs薄膜，所述n-GaAs薄膜厚度为3-8纳米，掺杂浓度为1×1018～5×1018cm-3；所述p-GaAs薄膜的厚度为3-8纳米，掺杂浓度为1×1018～5×1018cm-3。4.根据权利要求1所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，所述GaAs顶电池由下至上依次包括p-GaAs薄膜和n-GaAs薄膜；所述p-GaAs薄膜厚度为100-800纳米，掺杂浓度为1.5×1017-4×1018cm-3；所述n-GaAs薄膜的厚度为2-5微米，掺杂浓度为1×1017-3×1017cm-3。5.根据权利要求1所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，所述底电极为AuGeNi薄膜，厚度为300-600纳米。6.根据权利要求1所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池，其特征在于，所述顶电极为Au薄膜，厚度为300-600纳米。7.权利要求1～6任一项所述的等离激元增强GaAs基多结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)In0.3Ga0.7As底电池的制备：(1-1)p-In0.3Ga0.7As薄膜的制备：利用分子束外延系统在衬底上生长p-In0.3Ga0.7As薄膜，生长温度为400-600℃，生长时间为0.5-2小时，镓源炉温度为800-1000℃，砷源炉温度为200-400℃，In源炉温度为600-800℃，Zn源炉温度为300-800℃；(1-2)第一n-In0.3Ga0.7As薄膜的制备：利用分子束外延方法在p-I...
【专利技术属性】
技术研发人员：张曙光，李国强，高芳亮，温雷，徐珍珠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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