多结太阳能电池及其制备方法技术

本公开涉及一种多结太阳能电池，所述多结太阳能电池从背光侧至入光侧顺序包括：Ge子电池；InGaAs子电池；和InGaP子电池，其中，所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。本发明专利技术还涉及一种制作多结太阳能电池的方法，其中，在外延生长Ge子电池时，使所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。本公开的多结太阳能电池及其制造方法，提高了太阳能电池的光电转换效率。

Multi-junction solar cells and their preparation methods

The present disclosure relates to a multi-junction solar cell. The multi-junction solar cell includes Ge sub-cell, InGaAs sub-cell and InGaP sub-cell in the order from the backlight side to the input side, in which Ge in the Ge sub-cell has a tensile stress of 2 to 10. The invention also relates to a method for making multi-junction solar cells, in which Ge in the Ge sub-cell has a tensile stress of 2-10, when the Ge sub-cell is epitaxially grown. The invention discloses a multi-junction solar cell and a manufacturing method thereof, which improves the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

【技术实现步骤摘要】
多结太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及一种多结太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
目前的多结太阳能电池中，Ge/GaInAs/GaInP三结太阳能电池因其光电转化效率高而得到越来越多的应用，特别是在空间高效电池行业中得到了广泛的应用。但是，研究人员一直在尝试进一步提高太阳能电池的光电转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是在现有技术的基础上，进一步提高多结太阳能电池的光电转化效率。根据本专利技术的一个方面，提出一种多结太阳能电池所述多结太阳能电池从背光侧至入光侧顺序包括：Ge子电池；InGaAs子电池；和InGaP子电池，其中，所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。根据一个实施例，每个子电池的基区和发射区之间形成异质结。根据一个实施例，所述Ge子电池包括：InAlGaP、InAlGaAs或SiGe背电场层；InGaAs或InGaP基区；Ge发射区；以及InGaP或AlInP窗口层。根据一个实施例，所述InGaAs子电池包括：InAlGaP、InAlGaAs背电场层；InGaP基区；InGaAs发射区；以及AlInP窗口层。根据一个实施例，所述InGaP子电池包括：InAlGaP、或InAlGaAs背电场层；InAlGaP基区；InGaP发射区；以及AlInP窗口层。根据一个实施例，所述Ge子电池、InGaAs子电池和InGaP子电池之间具有隧穿结。根据一个实施例，所述的多结太阳能电池还包括位于InGaP子电池上方的GaAs欧姆接触层。根据一个实施例，所述的多结太阳能电池还包括位于Ge子电池的背光侧的布拉格反射镜层。根据一个实施例，所述布拉格反射镜层包括周期性地交替排列的InAlGaAs层和InGaAs层。根据一个实施例，所述交替排列的InAlGaAs层和InGaAs层的周期数为10-20。根据一个实施例，所述的多结太阳能电池还包括：位于布拉格反射镜层的背光侧的缓冲层以及位于缓冲层背光侧的形核层。根据一个实施例，所述的多结太阳能电池还包括：位于形核层的背光侧的硅衬底层、锗衬底层或砷化镓(GaAs)衬底层。根据一个实施例，在每一个子电池中，发射区的厚度均大于基区的厚度。根据一个实施例，在每一个子电池中，发射区的掺杂浓度均小于基区的掺杂浓度。根据本专利技术的另一方面，提出一种制作多结太阳能电池的方法，包括：提供第一衬底；在第一衬底上外延生长Ge子电池、InGaAs子电池和InGaP子电池，其中，在外延生长Ge子电池时，使所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。根据一个实施例，在第一衬底上外延生长Ge子电池之前，在第一衬底上外延生长牺牲层；并且，所述方法还包括：通过腐蚀牺牲层将第一衬底剥离，在剥离第一衬底后的Ge子电池上连接第二衬底，其中，所述第一衬底为硬质衬底，所述第二衬底为柔性衬底。根据一个实施例，所述第一衬底为Si或GaAs单晶衬底，所述第二衬底为薄膜金属或聚酰亚胺。根据本专利技术的实施例的多结太阳能电池及其制造方法，通过将Ge子电池中的Ge设置为具有2～10‰的张应力，使得在该张应力作用下，Ge由间接带隙转化为带隙宽度在0.8eV的直接带隙，从而提高了Ge薄膜在太阳光谱中光子能量大于0.8eV的吸收效率，有利于制备短的pn结，从而提高了太阳能电池的光电转换效率。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的三结太阳能电池的结构示意图；图2是根据本专利技术的一个具体示例的三结太阳能电池的结构示意图；图3是根据本专利技术的另一个具体示例的三结太阳能电池的结构示意图；图4是根据本专利技术的另一个具体示例的三结太阳能电池的结构示意图；以及图5是制备图4的三结太阳能电池的一个过程的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本专利技术实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。为了清晰起见，在用于描述本专利技术的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大；并且，本专利技术一些实施例的附图中，只示出了与本专利技术构思相关的结构，其他结构可参考通常设计。另外，一些附图只是示意出本专利技术实施例的基本结构，而省略了细节部分。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语表示开放的意义，除了明确列举的元件、部件、部分或项目外，并不排除其他元件、部件、部分或者项目。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。可以理解，当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的三结太阳能电池100的结构示意图。如图1所示，三结太阳能电池100具有入光侧A和背光侧B，从背光侧B至入光侧A顺序包括：Ge子电池110、InGaAs子电池120和InGaP子电池130，其中，Ge子电池120中的Ge具有2～10‰的张应力。本专利技术该实施例的三结太阳能电池100通过将Ge子电池20中的Ge设置为具有2～10‰的张应力，使得在该张应力作用下，Ge由间接带隙转化为带隙宽度在0.8eV的直接带隙，从而提高了Ge薄膜在太阳光谱中光子能量大于0.8eV的吸收效率，有利于制备短的pn结，从而提高了太阳能电池的光电转换效率。试验证明，在Ge材料有2～10‰张应力情况下，能够提高Ge/GaInAs/GaInP三结电池的开路电压约100毫伏，光电转化效率提升增量约1个百分点。根据一些实施例，在上述三结太阳能电池100中，每个子电池的基区和发射区之间形成异质结。通过在每个子电池的基区和发射区之间采用异质结，能够进一步提高三结太阳能电池100的光电转换效率，进而提高其开路电压。具体地，在上述三结太阳能电池100中，Ge子电池110可以包括InAlGaP、InAlGaAs或SiGe背电场层、InGaAs或InGaP基区、Ge发射区以及InGaP或AlInP窗口层。InGaAs或InGaP基区和Ge发射区之间形成的PN结为异质结。InGaAs子电池120可以包括InAlGaP、InAlGaAs背电场层、InGaP基区、InGaAs发射区以及AlInP窗口层。InGaP基区和InGaAs发射区之间形成的PN结为异质结。InGaP子电池130可以包括InAlGaP或InAlGaAs背电场层、InAlGaP基区、InGaP发射区以及AlInP窗口层。InAlGaP基区和InGaP发射区之间形成的PN结为异质结。在具体的实施例中，所述Ge子电池110和所述InGaAs子电池120之间可由第一隧穿结连接，所述InGaAs子电池120与所述InGaP子电池130之间可由第二隧穿结连接，所述第一隧穿结、第二隧穿结可以采用GaAs、InGaP、Al0.3Ga0.7As或其他半导体材料，掺杂浓度可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多结太阳能电池，其特征在于，从背光侧至入光侧顺序包括：Ge子电池；InGaAs子电池；和InGaP子电池，其中，所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。

【技术特征摘要】
1.一种多结太阳能电池，其特征在于，从背光侧至入光侧顺序包括：Ge子电池；InGaAs子电池；和InGaP子电池，其中，所述Ge子电池中的Ge具有2～10‰的张应力。2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，每个子电池的基区和发射区之间形成异质结。3.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述Ge子电池包括：InAlGaP、InAlGaAs或SiGe背电场层；InGaAs或InGaP基区；Ge发射区；以及InGaP或AlInP窗口层。4.根据权利要求3所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述InGaAs子电池包括：InAlGaP、InAlGaAs背电场层；InGaP基区；InGaAs发射区；以及AlInP窗口层。5.根据权利要求4所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述InGaP子电池包括：InAlGaP、或InAlGaAs背电场层；InAlGaP基区；InGaP发射区；以及AlInP窗口层。6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述Ge子电池、InGaAs子电池和InGaP子电池之间具有隧穿结。7.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，还包括位于InGaP子电池上方的GaAs欧姆接触层。8.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，还包括位于Ge子电池的背光侧的布拉格反射镜层。9.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述布拉格反射镜层包括周期性地交替...

【专利技术属性】
技术研发人员：占荣，吴慧哲，李华，王伟明，
申请(专利权)人：江苏宜兴德融科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32