一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层。与现有技术相比，在保证硅基砷化镓太阳能电池与砷化镓基或者锗基砷化镓太阳能电池具有相当光电转换效率的前提下，本实用新型专利技术可以显著降低生产砷化镓太阳能电池的成本。

An Epitaxy Structure of Silicon-based GaAs Solar Cells

The utility model discloses a silicon-based gallium arsenide solar cell epitaxy structure, which comprises a silicon substrate and a low temperature buffer layer, a high temperature buffer layer, a reflection layer, a PN junction layer, a light absorption layer, a window layer and a contact layer arranged on the silicon substrate in turn. Compared with the prior art, the utility model can significantly reduce the cost of producing gallium arsenide solar cells on the premise that the silicon-based gallium arsenide solar cells have comparable photoelectric conversion efficiency with gallium arsenide or germanium-based gallium arsenide solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构
本技术涉及太阳能电池制备
，特别是一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构。
技术介绍
在光伏发电技术中，太阳能电池是其关键元件。目前主要应用于光伏发电的电池大都是基于半导体技术，在目前现有的太阳能电池技术中，晶硅电池占据主导地位，但其理论效率最高只能到23％，而砷化镓的禁带比硅宽，使得它的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力比硅好，单结的砷化镓电池理论效率可达27％，多结砷化镓电池理论效率可达50％。不过，由于砷化镓太阳能电池大多数是砷化镓基或者锗基砷化镓电池，其生产方式和传统的硅晶圆的生产方式大不相同，同时砷化镓的原材料成本比硅也高出很多，因而导致砷化镓电池的成本相比于传统的电池，会高出许多。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，以解决现有技术中的问题，本技术通过在硅衬底上异质化生长砷化镓电池外延结构，可以大幅减少砷化镓太阳能电池的衬底费用，降低电池成本。为了实现上述目的，本技术提供了如下的技术方案：一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层。优选地，所述低温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为20nm～50nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。优选地，所述高温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为100nm～200nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。优选地，所述反射层为P型Alx1Ga(1-x1)As渐变层，其厚度为100nm～200nm，掺杂浓度为1E18cm-3～5E18cm-3，其中，x1为Al的浓度，x1的范围为0至t1，t1为Al的浓度上限，其范围为20％～50％。优选地，所述PN结层为Alx2Ga(1-x2)As渐变层，其厚度为50nm～100nm，掺杂浓度为1E17cm-3～2E18cm-3，其中，x2为Al的浓度，x2的范围为0至t2，t2为Al的浓度上限，其范围为20％～50％。优选地，所述PN结层包括P型层、N+型层和N型层，所述P型层的掺杂浓度为5E17cm-3～2E18cm-3；所述N+型层的掺杂浓度为1E18cm-3～2E18cm-3；所述N型层的掺杂浓度为1E17cm-3～5E17cm-3。优选地，所述光吸收层为N型GaAs层，其厚度为1800nm～2500nm，掺杂浓度为1E17cm-3～5E17cm-3。优选地，所述窗口层为N型InzGayAlx3P层，其厚度为30nm～50nm，掺杂浓度为1E18cm-3～5E18cm-3，其中，x3为Al的浓度，x3的范围为20％～50％，y为Ga的浓度，z为In的浓度，x3+y+z＝1。优选地，所述接触层为N型GaAs层，其厚度为30nm～50nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。优选地，所述外延结构的厚度为2500nm～3000nm。优选地，所述硅衬底为P型硅片。本技术的有益效果在于：本技术提供了一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，通过硅衬底上异质化生长砷化镓电池外延结构，该结构包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层，与现有技术相比，采用了硅基底，在保证硅基砷化镓太阳能电池与砷化镓基或者锗基砷化镓太阳能电池具有相当光电转换效率的前提下，本技术可以显著降低生产砷化镓太阳能电池的成本。附图说明图1是本技术实施例提供的硅基砷化镓太阳能电池外延结构的断面示意图。附图标记说明1-硅基底2-低温缓冲层3-高温缓冲层4-反射层5-PN结层6-光吸收层7-窗口层8-接触层具体实施方式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。为了克服现有技术中的砷化镓基或者锗基砷其镓电池的成本较高的技术问题，本技术实施例提供了一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，该结构可以通过硅衬底上异质化生长砷化镓电池外延结构，参照图1，该结构包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、反射层4、PN结层5、光吸收层6、窗口层7和接触层8，本技术实施例提供的外延结构能以较低的价格获取砷化镓电池，与现有技术相比，在保证硅基砷化镓太阳能电池与砷化镓基或者锗基砷化镓太阳能电池具有相当光电转换效率的前提下，本技术采用了硅基底，可以显著降低生产砷化镓太阳能电池的成本，有利于推广砷化镓太阳能电池的广泛应用。进一步地，所述低温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为20nm～50nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。具体地，所述高温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为100nm～200nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。优选地，所述反射层为P型Alx1Ga(1-x1)As渐变层，其厚度为100nm～200nm，掺杂浓度为1E18cm-3～5E18cm-3，其中，x1为Al的浓度，x1的范围为0至t1，t1为Al的浓度上限，其范围为20％～50％。更进一步地，所述PN结层为Alx2Ga(1-x2)As渐变层，其厚度为50nm～100nm，掺杂浓度为1E17cm-3～2E18cm-3，其中，x2为Al的浓度，x2的范围为0至t2，t2为Al的浓度上限，其范围为20％～50％。上述的PN结层可以包括P型层、N+型层和N型层；所述P型层的掺杂浓度为5E17cm-3～2E18cm-3；所述N+型层的掺杂浓度为1E18cm-3～2E18cm-3；所述N型层的掺杂浓度为1E17cm-3～5E17cm-3。优选地，所述光吸收层为N型GaAs层，其厚度为1800nm～2500nm，掺杂浓度为1E17cm-3～5E17cm-3。更为具体地，所述窗口层为N型InzGayAlx3P层，其厚度为30nm～50nm，掺杂浓度为1E18cm-3～5E18cm-3，其中，x3为Al的浓度，x3的范围为20％～50％，y为Ga的浓度，z为In的浓度，x3+y+z＝1。此外，所述接触层优选为N型GaAs层，其厚度为30nm～50nm，掺杂浓度为5E18cm-3～2E19cm-3。为了保证硅基砷化镓太阳能电池外延结构的光电转换效率，所述外延结构的厚度优选为2500nm～3000nm。同时，本技术实施例提供的硅基砷化镓太阳能电池外延结构可以通过如下方法制备，包括以下步骤：将硅衬底放入MOCVD设备中进行氢气烘烤；控制所述MOCVD设备，使所述硅衬底上依次生长出低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层。其中，硅衬底优选为P型硅片。进一步地，将硅衬底放入所述MOCVD设备中进行氢气烘烤具体包括：将所述硅衬底放入所述MOCVD设备的反应室中；将反应室的温度调整至850℃，压力调整至200torr～300torr；将所述硅衬底在氢气气氛下烘烤3min～5min。具体地，所述低温缓冲层的生长方法为：将所述反应室的温度调整至500℃～550℃，压力调整至300torr～400torr；控制所述MOCVD设备，在所述硅衬底上生长厚度为20nm～50nm的低温P型GaAs缓冲层，其掺杂浓度为5E18cm-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层。

【技术特征摘要】
1.一种硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，包括硅衬底以及依次设于所述硅衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、反射层、PN结层、光吸收层、窗口层和接触层。2.根据权利要求1所述的硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，所述低温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为20nm～50nm。3.根据权利要求1所述的硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，所述高温缓冲层为P型GaAs缓冲层，其厚度为100nm～200nm。4.根据权利要求1所述的硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，所述反射层为P型Alx1Ga(1-x1)As渐变层，其厚度为100nm～200nm。5.根据权利要求1所述的硅基砷化镓太阳能电池外延结构，其特征在于，所述PN结层为Alx2Ga(1-x2)As渐变层，其厚度为50nm～100nm。...

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