【技术实现步骤摘要】
本技术属于化合物半导体太阳能电池领域,具体涉及一种多结太阳能电池外延结构及其制备工艺。
技术介绍
III-V族半导体化合物多结太阳能电池是目前效率最高的光伏电池。在此类电池中,以Ge为基底的三结太阳能电池(GaInP/GaAs/Ge),因为具有晶格匹配的材料结构,最先获得了发展,在市场上已有较为成熟的产品,但是这种电池的材料结构有明显的缺陷:它的底电池,也就是Ge电池的禁带宽度(Eg=0.67eV)较小,偏离理想值(1.0eV)较远,使其电压偏小而电流过剩,导致无法获得更高效率。为此,研发了一种具有倒装变质(Inverted Metamorphic,IMM)结构的三结电池(GaInP/GaAs/InGaAs)。在该三结电池中,用禁带宽度为1.0eV的InGaAs作为底电池,替代Ge电池,从而获得更高的光电转换效率。在GaInP/GaAs/InGaAs倒装三结太阳能电池结构中,InGaAs底电池的晶格常数与GaAs中电池和GaInP顶电池存在的晶格失配大于2%,所以其材料制备技术成为获得高效率的关键。倒装三结电池在材料生长时,先生长与衬底(GaAs)晶格匹配的顶电池(GaInP第一子电池)和中电池(GaAs第二子电池),然后生长缓冲层(GaInP或AlGaInAs)和底电池(InGaAs第三子电池)。其中缓冲层是IMM电池区别于普通三结电池的特有结构,设计合理的缓冲层可以减小InGaAs第三子电池中由晶格< ...
【技术保护点】
一种多结太阳能电池外延结构,其特征在于,包括:下层子电池;缓冲层;和上层子电池,所述上层子电池的晶格常数与下层子电池的晶格常数不匹配,并且所述上层子电池以所述下层子电池为基底进行生长;其中,缓冲层位于下层子电池和上层子电池之间,并被配置成减小由下层子电池和上层子电池之间的晶格失配引起的缺陷;其中,所述缓冲层包括靠近下层子电池设置的反向缓冲区,所述反向缓冲区的晶格常数与下层子电池的晶格常数相匹配。
【技术特征摘要】
1.一种多结太阳能电池外延结构,其特征在于,包括:
下层子电池;
缓冲层;和
上层子电池,所述上层子电池的晶格常数与下层子电池的晶格常数不匹
配,并且所述上层子电池以所述下层子电池为基底进行生长;
其中,缓冲层位于下层子电池和上层子电池之间,并被配置成减小由下
层子电池和上层子电池之间的晶格失配引起的缺陷;
其中,所述缓冲层包括靠近下层子电池设置的反向缓冲区,所述反向缓
冲区的晶格常数与下层子电池的晶格常数相匹配。
2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,所述
反向缓冲区的晶格常数与下层子电池的晶格常数相差的范围在0.1%以内。
3.根据权利要求1或2所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,
所述反向缓冲区的厚度在300nm以上。
4.根据权利要求3所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,所述
缓冲层还包括在所述反向缓冲区和上层子电池之间依次设置的晶格递变区和
过冲区,所述晶格递变区的晶格常数从与下层子电池的晶格常数匹配逐渐过
渡到与上层子电池的晶格常数匹配,所述过冲区的晶格常数与所述上层子电
池的晶格常数匹配。
5.根据权利要求4所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,还包
括在上层电池或下层电池上的至少一个另外的子电池。
6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,所述
下层子电池为GaAs子电池,所述上层子电池为InGaAs子电池,所述缓冲层
包括GaAs、GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs反向缓冲区、GaInP、AlInP、
AlInAs或AlGaInAs晶格递变区和GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs过冲
区。
7.根据权利要求5所述的多结太阳能电池外延结构,其特征在于,所述
下层子电池为InGaAs子电池,所述上层子电池为另一InGaAs子电池,所述
缓冲层包括GaAs、GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs反向缓冲区、GaInP、
AlInP、AlInAs或AlGaInAs晶格递...
【专利技术属性】
技术研发人员:李华,颜建,吴文俊,王伟明,
申请(专利权)人:李华,杨军,王伟明,国电科技环保集团股份有限公司,
类型:新型
国别省市:江苏;32
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