一种太阳能外延结构及太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种太阳能外延结构及太阳能电池，通过将基层生长为具有V型槽的外延层，然后生长发射层、窗口层和接触层，这种V型槽结构有利于减小空穴从基层向发射层传输的距离，从而降低载流子复合几率，同时，这种V型槽结构，又能减少光的反射，增加光在电池结构里传输路程，提高光吸收效率，进而提高电池光电转化效率。

A Solar Epitaxy Structure and Solar Cells

The utility model discloses a solar energy epitaxy structure and a solar cell. By growing the base layer into an epitaxy layer with V-groove, and then growing the emitter layer, window layer and contact layer, the V-groove structure is advantageous to reducing the distance of the void transmission from the base layer to the emitter layer, thereby reducing the carrier recombination probability. At the same time, the V-groove structure can reduce the reflection of light and increase the carrier recombination probability. Adding light in the battery structure can improve the transmission distance, improve the light absorption efficiency, and then improve the photoelectric conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能外延结构及太阳能电池
本技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能外延结构及太阳能电池。
技术介绍
砷化镓GaAs禁带宽度1.43ev,是吸收太阳光最优选材料之一，由砷化镓制备的太阳能电池，具有转化效率高、温度特性好，抗辐射能力强等特点，且随着金属有机化合物气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等技术的发展，GaAs太阳能电池应用越来越广泛。目前MOCVD外延生长的GaAs太阳能电池结构主要包括在衬底上生长缓冲层，背场层，基层，发射层，窗口层和接触层。其中基层主要为光吸收层，提高吸收层空穴与电子分离效率能有效改善太阳能电池的转化效率，但是目前的GaAs单结太阳能电池，基层厚度一般1-3μm，远大于载流子传输距离，这就增加了空穴和电子复合几率，另外，平面结构的吸收层，存在较多光的反射，影响光吸收效率。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法，以解决现有技术中的问题，降低载流子复合几率，提高光吸收效率。一方面，本技术提供一种太阳能外延结构，所述太阳能外延结构包括依次重叠设置的背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，所述基层和所述发射层分别包括至少一个V型槽，所述基层的V型槽的开口朝向所述发射层，所述发射层的V型槽的开口方向朝向所述窗口层。可选择地，所述基层、所述发射层的V型槽相互重叠。可选择地，所述窗口层还包括至少一个所述V型槽。可选择地，所述窗口层的V型槽与所述基层和所述发射层的V型槽相互重叠。可选择地，所述接触层还包括至少一个所述V型槽。可选择地，所述接触层的V型槽与所述基层、所述发射层和所述窗口层的V型槽相互重叠。可选择地，所述基层的V型槽开口的尺寸为0-1μm，V型槽的深度为0-3μm。可选择地，所述背场层上生长有至少一条穿透所述背场层的位错，所述基层的V型槽的定点与穿透所述背场层的位错相对应。可选择地，所述太阳能外延结构还包括衬底，所述衬底设置在所述背场层远离基层的一侧。另一方面，本技术提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括太阳能外延结构、正面电极、减反射膜和背面电极，所述背面电极设置在背场层上远离基层的一侧，所述减反射膜设置在接触层远离窗口层的一侧，所述正面电极设置在减反射膜远离接触层一侧，所述太阳能外延结构第一方面的任一项所述。另一方面，本技术提供一种太阳能外延结构的制备方法，所述制备方法包括：在第一温度状态下按照第一生长速率生长背场层，所述背场层包括穿透所述背场层的位错；在第二温度状态下在所述背场层上生长基层第一时间段，在第三温度状态下继续生长基层，所述背场层上生长的基层包括V型槽；在第四温度状态下在所述基层上生长发射层，所述基层上生长的发射层包括与所述基层的V型槽重叠的V型槽；在第五温度状态下在所述发射层上生长窗口层；在第六温度状态下在所述窗口层上生长接触层。可选择地，所述第一温度为400-1000摄氏度之间的任意温度。可选择地，所述第一温度、第三温度、第四温度、第五温度和第六温度均相等。可选择地，所述第二温度为第一温度的N分之一，N为大于等于1的正整数。可选择地，所述第一生长速率为0.8-1nm/s之间的任意速率。可选择地，所述第一时间段为10秒。可选择地，在所述背场层上生长基层前，所述制备方法还包括：在第一混合气体中对所述背场层和所述基层退火，所述第一混合气体包括N2、H2中任意一种和AsH3。本技术提供的太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法，通过将基层生长为具有V型槽的外延层，然后生长发射层、窗口层和接触层，这种V型槽结构有利于减小空穴从基层向发射层传输的距离，从而降低载流子复合几率，同时，这种V型槽结构，又能减少光的反射，增加光在电池结构里传输路程，提高光吸收效率，进而提高电池光电转化效率。附图说明图1为本技术实施例提供的太阳能外延结构的结构示意图；图2为本技术又一实施例提供的太阳能外延结构的结构示意图；图3为本技术又一实施例提供的太阳能电池的结构示意图；图4为本技术又一实施例提供的太阳能外延结构的制备方法的流程示意图；附图标记说明：1-衬底，2-背场层，3-基层，4-发射层，5-窗口层，6-接触层，7-位错，8-V型槽。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。如图1所示，本技术实施例提供一种太阳能外延结构，所述太阳能外延结构包括依次重叠设置的背场层2、基层3、发射层4、窗口层5和接触层6，所述基层3和所述发射层4分别包括至少一个V型槽，所述基层3的V型槽8的开口朝向所述发射层4，所述发射层4的V型槽8的开口方向朝向所述窗口层5。可选择地，所述基层3、所述发射层4的V型槽8相互重叠。可选择地，所述窗口层5还包括至少一个所述V型槽8。可选择地，所述窗口层5的V型槽8与所述基层3和所述发射层4的V型槽8相互重叠。可选择地，所述接触层6还包括至少一个所述V型槽8。可选择地，所述接触层6的V型槽8与所述基层3、所述发射层4和所述窗口层5的V型槽8相互重叠。可选择地，所述基层3的V型槽8开口尺寸为0-1μm，V型槽8的深度为0-3μm。也就是说，本申请的V型槽是底面直径为0-1μm，高度为0-3μm的圆锥体。其中，本实施例中，可以只在基层3、发射层4上设置V型槽8，也可在基层3、发射层4、窗口层5和接触层6上均设置相互重叠的V型槽8。这种V型槽8结构有利于减小空穴从基层3向发射层4传输的距离，从而降低载流子复合几率，同时，这种V型槽8结构，又能减少光的反射，增加光在电池结构里传输路程，提高光吸收效率，进而提高电池光电转化效率。可选择地，所述背场层2上生长有至少一条穿透所述背场层2的位错7，所述基层3的V型槽8的顶点与穿透所述背场层2的位错7相对应。如图2所示，可选择地，所述太阳能外延结构还包括衬底1，所述衬底1设置在所述背场层2的远离基层3的一侧。其中，本实施例中，可另外设置衬底1的结构，所述衬底1一般选择和砷化镓晶格失配较大的衬底1，如Ge衬底、Si衬底或者SiC衬底。背场层2上号包括穿透该背场层2的位错7，穿透该背场层2的位错7相当于在背场层2形成纵向的缝隙。在本申请的具体实施例中，穿透该背场层2的位错7可以通过升温等条件的控制而形成。由于该位错7的存在，在背场层2上生长基层3时，即会自然的在穿透该背场层2的位错7上形成对应的V型槽。即，V型槽8。背场层2通过高的禁带电子空穴对。发射层4与基层3掺杂类型相反，例如基层3掺杂类型为p型时，发射层4掺杂类型为n型，反之亦然。本申请通过将发射层2和基层3掺杂类型相反，使得发射层4与基层3形成PN结。窗口层5具有大的禁带宽度，以拥有高的光透过率，并阻止载流子的复合；接触层6通过高掺杂，降低与电极的接触电阻。可选择地，所述背场层2包括AlxGa1-xAs或者(AlyGa1-y)ZIn1-zP，其中x取值范围0-0.5，y取值范围0-0.5，z取值范围0.4-0.6，所述背场层2的厚度范围为30-200nm。可选择地，所述基层3的掺杂浓度为0-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能外延结构，其特征在于，所述太阳能外延结构包括依次重叠设置的背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，所述基层和所述发射层分别包括至少一个V型槽，所述基层的V型槽的开口朝向所述发射层，所述发射层的V型槽的开口方向朝向所述窗口层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能外延结构，其特征在于，所述太阳能外延结构包括依次重叠设置的背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，所述基层和所述发射层分别包括至少一个V型槽，所述基层的V型槽的开口朝向所述发射层，所述发射层的V型槽的开口方向朝向所述窗口层。2.根据权利要求1所述的太阳能外延结构，其特征在于，所述基层、所述发射层的V型槽相互重叠。3.根据权利要求2所述的太阳能外延结构，其特征在于，所述窗口层还包括至少一个所述V型槽。4.根据权利要求3所述的太阳能外延结构，其特征在于，所述窗口层的V型槽与所述基层和所述发射层的V型槽相互重叠。5.根据权利要求4所述的太阳能外延结构，其特征在于，所述接触层还包括至少一个所述V型槽。6.根据权利要求5所述的太阳能外延结构，其特征在于，所述接触层的V型槽与所述基层、所述发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗轶，
申请(专利权)人：东泰高科装备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11