一种超宽带隙隧穿结制造技术

本发明专利技术公开了一种超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，其中，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的n型AlxGaInP层和p型AlyGaAs层，其中0.01≤x≤0.5，0.1≤y≤0.9。n型掺杂剂为Te，掺杂浓度为5×1018~5×1019cm-3；p型掺杂剂为C，掺杂浓度为5×1018~5×1020cm-3。n型AlxGaInP层和p型AlyGaAs层的厚度范围均为10~100nm。本发明专利技术提供的超宽带隙隧穿结，选用超宽带隙的材料组合成超宽带隙隧穿结，使宽带隙太阳电池中顶电池与下面的子电池形成良好的电学接触，解决了宽带隙电池中难以制备高峰值电流密度隧穿结的难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，其中，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的n型AlxGaInP层和p型AlyGaAs层，其中0.01≤x≤0.5，0.1≤y≤0.9。n型掺杂剂为Te，掺杂浓度为5×1018~5×1019cm-3；p型掺杂剂为C，掺杂浓度为5×1018~5×1020cm-3。n型AlxGaInP层和p型AlyGaAs层的厚度范围均为10~100nm。本专利技术提供的超宽带隙隧穿结，选用超宽带隙的材料组合成超宽带隙隧穿结，使宽带隙太阳电池中顶电池与下面的子电池形成良好的电学接触，解决了宽带隙电池中难以制备高峰值电流密度隧穿结的难题。【专利说明】一种超宽带隙隧穿结
本专利技术涉及一种隧穿结，具体地，涉及一种超宽带隙隧穿结。
技术介绍
当前转换效率最高的太阳电池来源于用III族元素和V族元素组成的II1-V族多结太阳电池，在AMO测试条件下效率已经达到35.1%，II1-V族太阳电池普遍用于空间飞行器和地面聚光太阳电池系统。多结太阳电池是将各个不同带隙的子电池串联在一起，而每个电池都是P-η结构，直接将各子电池简单串联会在接触界面处形成反偏的p-n结，从而使电压相互抵消而不导电。隧穿结是多结太阳电池中将各个子电池串接起来以方便载流子在器件中尽可能少地损失，形成良好的电学接触，其原理是制备厚度很薄、掺杂浓度很高的外延层，使得费米能级分别进入η区和ρ区的导带和价带，成为简并半导体，载流子能通过隧穿作用在电池中进行传输。一个良好的隧穿结同时也必须是“光透明”的，也就是不能吸收下一子电池可利用的光子，这就要求隧穿结 材料的带隙比下一子电池的带隙高，然而随着材料带隙增高，掺杂浓度的提高也会变得很困难。当前三结太阳电池的实际转换效率已接近理论极限，更高的转换效率需采用更多结太阳电池，引入更大带隙的材料作为子电池来将光谱进行更详细划分，以最大程度利用太阳光。随之而来的问题是难以找到合适的宽带隙材料作为连接宽带隙子电池的隧穿结，同时宽带隙材料的高掺杂浓度也更难达到。当前普遍使用的隧穿结中带隙最宽的是GaInP:Si/AlGaAs:C隧穿结,应用于三结电池中GaInP子电池和(In)GaAs子电池的连接。而在更多结电池中，例如AlGaInP子电池与GaInP子电池串接起来的时候，这种隧穿结由于带隙的限制就失效了。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于连接高效太阳电池中宽带隙子电池的超宽带隙隧穿结结构，以形成良好的电学接触，使之在多结电池中具有良好的电学性能和光学性能，为更多结高效太阳电池的实现提供了坚实的基础。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，可以设置在位于衬底上的子电池与其上的顶电池之间，其中，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的η型AlxGaInP层和ρ型AlyGaAs层，其中0.01≤χ≤0.5，0.1 ^ y ^ 0.9ο 上述的超宽带隙隧穿结，其中，所述的η型AlxGaInP的掺杂剂为Te，ρ型AlyGaAs的掺杂剂为C。上述的超宽带隙隧穿结，其中，所述的η型AlxGaInP的掺杂浓度为5X IO18^XIOiW3, P 型 AlyGaAs 的掺杂浓度为 5 X IO18~5 X 102°cnT3。上述的超宽带隙隧穿结,其中，所述的η型AlxGaInP层和ρ型AlyGaAs层的厚度范围均为l(T100nm。本专利技术提供的超宽带隙隧穿结具有以下优点: 选用超宽带隙的材料组合成超宽带隙隧穿结，使宽带隙太阳电池中顶电池与下面的子电池形成良好的电学接触，解决了宽带隙电池中难以制备高峰值电流密度隧穿结的难题。该超宽带隙隧穿结的结构还具有以下优点:1) AlGaInP(铝镓铟磷)材料带隙从1.%~3.06的宽带隙范围内可调，AlGaAs (铝镓砷)材料带隙从1.424^2.54的宽带隙范围内可调，对隧穿结在不同带隙的宽带隙子电池中应用具有较强的灵活性；2) AlGaAs材料本身与GaAs基外延层失配较小，AlGaInP材料通过调节Al、Ga、In三者的组分比很容易做到与电池晶格匹配。另外，随着所用隧穿结材料带隙的提高，想要获得隧穿结所需的高掺杂浓度变得非常困难，尤其是η型掺杂，为此选择Te (碲)源作为η型掺杂剂，Te在外延层中很容易将掺杂浓度提高，并且由于Te原子半径很大，因此在外延层中扩散效应非常小，不会对电池中其它层材料的掺杂造成影 响。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的超宽带隙隧穿结连接多节太阳电池示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步地说明。本专利技术提供的超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，可以设置在位于衬底上的子电池与其上的顶电池之间，其中，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的η型AlxGaInP层和ρ型AlyGaAs层，其中0.01≤χ≤0.5，0.1≤y≤0.9。 η型AlxGaInP的掺杂剂为Te，ρ型AlyGaAs的掺杂剂为C。η型AlxGaInP的掺杂浓度为5X IO18~5X 1019cnT3，ρ型AlyGaAs的掺杂浓度为5Χ1018"5 X IO2W30η型AlxGaInP层和ρ型AlyGaAs层的厚度范围均为l(T100nm。实施例1 如图1所示，以AlGalnP/GalnP双结宽带隙电池为例。采用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备在η型砷化镓衬底I上生长GaInP子电池2，然后生长由重掺杂的η型Alai3GaInP材料3和ρ型Ala8GaAs材料4组成的隧穿结，接着再生长AlGaInP顶电池5。实施例2 以AlGalnP/GalnP双结宽带隙电池为例。采用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备在η型砷化镓衬底I上生长GaInP子电池2，然后生长由重掺杂的η型Alatl9GaInP材料3和ρ型Ala5GaAs材料4组成的隧穿结,接着再生长AlGaInP顶电池5,参见图1所示。本专利技术提供的超宽带隙隧穿结，选用与子电池晶格匹配的超宽带隙材料组合成隧穿结，使之在多结电池中具有良好的电学性能和光学性能，为更多结高效太阳电池的实现提供了坚实的基础。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。【权利要求】1.一种超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，其特征在于，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的η型AlxGaInP层和P型AlyGaAs层，其中0.01 ≤ X ≤ 0.5,0.1 ≤ y ≤ 0.9。2.如权利要求1所述的超宽带隙隧穿结，其特征在于，所述的η型AlxGaInP的掺杂剂为Te，P型AlyGaAs的掺杂剂为C。3.如权利要求2所述的超宽带隙隧穿结，其特征在于，所述的η型AlxGaInP的掺杂浓度为 5 X IO18~5 X 1019cnT3，P 型 AlyGaAs 的掺杂浓度为 5 X IO18~5 X 1020cnT3。4.如权利要求1所述的超宽带隙隧穿结，其特征在于，所述的η型AlxG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带隙隧穿结，用于连接多结太阳电池中的宽带隙子电池，其特征在于，该超宽带隙隧穿结包含依次设置的平行的n型AlxGaInP层和p型AlyGaAs层，其中0.01≤x≤0.5，0.1≤y≤0.9。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣益，陆宏波，张玮，周大勇，孙利杰，陈开建，沈静曼，石梦奇，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31