一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，属于太阳电池技术领域。所述太阳电池的高掺杂隧穿结区包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层和高p型掺杂的p++层，背场区包含InAlAs层和InP层对所组成的超晶格结构，所述的光电吸收区p层采用In

A compound solar cell with superlattice back field

The embodiment of the invention provides a compound solar cell containing a superlattice structure back field, which belongs to the technical field of solar cell. The high doping tunneling junction area of the solar cell comprises a high-n-type doping n + + layer and a high-p-type doping p + + layer successively arranged from bottom to top, the back field area comprises a superlattice structure composed of InAlAs layer and InP layer pair, and the photoelectric absorption area p layer adopts in

【技术实现步骤摘要】
一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池
本专利技术涉及太阳电池
，特别提供了一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池。
技术介绍
III-V族化合物太阳电池因其转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源。随着化合物半导体生长技术(如金属有机化合物汽相外延MOCVD)的不断进步，III-V族太阳电池的效率得到了很大提高。目前，单结GaAs电池效率已经超过29％，键合五结III-V族太阳电池效率已经达到36％。实现高效五结-六结太阳电池的关键点之一是获得带隙在0.7-1.1eV即波长在1770nm-1120nm的第四、五、六结，通常该吸收波段材料采用InyGa1-yAsxP1-x，0≤x≤1，0≤y≤1，实际研制工作中发现，InyGa1-yAsxP1-x生长速率比较慢，生长时间比较长，导致高掺杂区中的掺杂原子在长时间生长过程中持续向掺杂浓度比较低的光电吸收转换区扩散，破坏了光电转换吸收区的pn结质量，降低了太阳电池的开路电压，进而降低了太阳电池的光电转换效率。通常的长波长化合物太阳电池中，如图1所示，依次含有隧穿结区、背场区20、光电吸收区、窗口层40，所述的高掺杂隧穿结区包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层11和高p型掺杂的p++层12，所述的光电吸收区包含自下而上依次设置的p层31、i层32和n层33三部分。该太阳电池的背场结构不能抑制高掺杂区中的掺杂原子在长时间生长过程中持续向掺杂浓度比较低的光电吸收转换区扩散，限制了开路电压，制约了最终太阳电池性能。>
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供了一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，通过采用宽带隙材料InAlAs和窄带隙材料InP超晶格组成的背场区既改变了光电吸收区与背场的能带排列，同时掺杂的宽带隙材料InAlAs和窄带隙材料InP超晶格含有的多界面有效抑制了高掺杂隧穿结区扩散对光电吸收转换区的影响，减小了扩散对太阳电池开路电压的下降，改善了该光电转换吸收区pn结的质量，从而提高了太阳电池的效率。本专利技术的技术解决方案是：一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，包括自下而上依次设置的高掺杂隧穿结区10、背场区20、光电吸收转换区30和窗口区40，其特征在于：所述的高掺杂隧穿结区10包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层11和高p型掺杂的p++层12；所述的背场区20包含InAlAs层和InP层对所组成的超晶格结构；所述的光电吸收区30包含自下而上依次设置的p层31、i层32和n层33三部分；所述的p层31采用Iny1Ga1-y1Asx1P1-x1，0≤x1≤1，0≤y1≤1，掺杂元素为Zn、Mg、Be或C，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1017cm-3；所述的i层32采用Iny2Ga1-y2Asx2P1-x2，0≤x2≤1，0≤y2≤1，掺杂元素为Si或O，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1016cm-3；所述的n层33采用InGax3Al1-x3As，0≤x3≤1，或者采用Iny3Ga1-y3Asx4P1-x4，0≤x4≤1，0≤y3≤1，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度5x1017cm-3-1x1018cm-3。具体地，所述的高n型掺杂的n++层11采用InGaAlAs、InAlGaSb、InP或InGaAs材料，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度>1019cm-3。具体地，所述的高n型掺杂的n++层11厚度为10～30nm。具体地，所述的高p掺杂的p++层12采用InGaAlAs、InAlGaSb、InP或InGaAs材料，掺杂元素为Zn、Mg、Be或C，掺杂浓度>1019cm-3。具体地，所述的高p掺杂的p++层12厚度为10～30nm。具体地，所述的背场区20中InAlAs层和InP层对的数量≥5，各层掺杂元素为Zn、Mg或Be，掺杂浓度为5x1017cm-3-2x1018cm-3。具体地，所述的背场区20中InAlAs层厚度为1～5nm，所述的背场区20中InP层厚度为1～5nm。具体地，所述的背场区20中InAlAs层和InP层对形成的超晶格结构的掺杂浓度介于所述高掺杂隧穿结区10与背场区20之间。具体地，所述p层31厚度为3000～6000nm、i层32厚度为1～100nm和n层33厚度为10～100nm。具体地，所述的窗口层40采用InP或InAlAs，厚度为10～50nm，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度5x1017cm-3-1x1018cm-3。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：本专利技术实施例提供的含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，通过采用宽带隙材料InAlAs和窄带隙材料InP超晶格组成的背场区既改变了光电吸收区与背场的能带排列(参见图3)，同时掺杂的宽带隙材料InAlAs和窄带隙材料InP超晶格含有的多界面有效抑制了高掺杂隧穿结区扩散对光电吸收转换区的影响，减小了扩散对太阳电池开路电压的下降，改善了该光电转换吸收区pn结的质量，从而提高了太阳电池的效率。附图说明图1为现有技术提供的化合物太阳电池的能带图(Ef：费米能级)；图2为本专利技术实施例提供的一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池结构示意图；图3为本专利技术提供的含有超晶格结构背场的化合物太阳电池的优选实施例结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明。如图2所示，本专利技术实施例提供了一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，包括自下而上依次设置的高掺杂隧穿结区10、背场区20、光电吸收转换区30和窗口区40，其中：所述的高掺杂隧穿结区10包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层11和高p型掺杂的p++层12；所述的背场区20包含InAlAs层和InP层对所组成的超晶格结构，所述InAlAs层和InP层对即一层InAlAs层位于一层InP层上方形成的一个单元，本专利技术实施例中背场区20可以包括多个该单元；所述的光电吸收区30包含自下而上依次设置的p层31、i层32和n层33三部分；所述的p层31采用Iny1Ga1-y1Asx1P1-x1，0≤x1≤1，0≤y1≤1，掺杂元素为Zn、Mg、Be或C，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1017cm-3，掺杂浓度分布函数为梯度、线性、多项式或指数形式中的任意一种；所述的i层32采用Iny2Ga1-y2Asx2P1-x2，0≤x2≤1，0≤y2≤1，掺杂元素为Si或O，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1016cm-3；所述的n层33采用InGax3Al1-x3As，0≤x3≤1，或者采用Iny3Ga1-y3Asx4P1-x4，0≤x4≤1，0≤y3≤1，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度5x1017cm-3-1x1018cm-3，掺杂浓度分布函数为梯度、线性、多项式或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，包括自下而上依次设置的高掺杂隧穿结区(10)、背场区(20)、光电吸收转换区(30)和窗口区(40)，所述的高掺杂隧穿结区(10)包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层(11)和高p型掺杂的p++层(12)，其特征在于：/n所述的背场区(20)包含InAlAs层和InP层对所组成的超晶格结构；/n所述的光电吸收区(30)包含自下而上依次设置的p层(31)、i层(32)和n层(33)三部分；/n所述的p层(31)采用In

【技术特征摘要】
1.一种含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，包括自下而上依次设置的高掺杂隧穿结区(10)、背场区(20)、光电吸收转换区(30)和窗口区(40)，所述的高掺杂隧穿结区(10)包含自下而上依次设置的高n型掺杂的n++层(11)和高p型掺杂的p++层(12)，其特征在于：
所述的背场区(20)包含InAlAs层和InP层对所组成的超晶格结构；
所述的光电吸收区(30)包含自下而上依次设置的p层(31)、i层(32)和n层(33)三部分；
所述的p层(31)采用Iny1Ga1-y1Asx1P1-x1，0≤x1≤1，0≤y1≤1，掺杂元素为Zn、Mg、Be或C，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1017cm-3；
所述的i层(32)采用Iny2Ga1-y2Asx2P1-x2，0≤x2≤1，0≤y2≤1，掺杂元素为Si或O，掺杂浓度为5x1015cm-3-1x1016cm-3；
所述的n层(33)采用InGax3Al1-x3As，0≤x3≤1，或者采用Iny3Ga1-y3Asx4P1-x4，0≤x4≤1，0≤y3≤1，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度5x1017cm-3-1x1018cm-3。


2.根据权利要求1所述的含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，其特征在于，所述的高n型掺杂的n++层(11)采用InGaAlAs、InAlGaSb、InP或InGaAs材料，掺杂元素为Si或Te，掺杂浓度>1019cm-3。


3.根据权利要求2所述的含有超晶格结构背场的化合物太阳电池，其特征在于，所述的高n型掺杂的n++层(11)厚度为10～30nm。


4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玮，陆宏波，李欣益，
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