一种正向失配五结太阳电池制造技术

本发明专利技术公开了一种正向失配五结太阳电池，属于太阳能电池结构技术领域，其特征在于，从下至上依次包括：锗衬底、Ga

A forward mismatch five junction solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种正向失配五结太阳电池
本专利技术属于太阳能电池结构
，尤其涉及一种正向失配五结太阳电池。
技术介绍
普通的单结太阳电池只能吸收整个太阳光谱中一部分波段的光，而采取多结叠层结构，相当于把太阳光谱分割成几段，各子电池吸收与它带隙最接近的那一段光谱，这样既增加了对低能量端光谱的吸收率，又降低了高能量光子的热化损失，于是串联在一起的电池结数越多，转换效率也就越高。表1不同带隙组合太阳电池的理论效率序号结构带隙理论效率1正向失配三结太阳电池1.8/1.3/0.7(eV)32.8％2正向失配四结太阳电池1.9/1.4/1.0/0.7(eV)36.8％3正向失配五结太阳电池2.0/1.7/1.3/1.0/0.7(eV)38.5％从表中可以看出，由于正向失配五结太阳电池对光谱的划分更加合理，可获得更高的理论效率，而且考虑到电流匹配，各个子电池的基区厚度都会相应减小，从而提高了整体电池的抗辐照性能。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题提出一种外量子效率高、光电转换效率高、使用寿命长、电池工作稳定性高，并可作为完整的电池直接应用的一种正向失配五结太阳电池。本专利技术所采用的具体技术方案为：一种正向失配五结太阳电池，包括锗衬底，从下至上依次为Ga0.5In0.5P成核层、Ga0.99In0.01As缓冲层、第一隧道结、(AlcGa1-c)1-bInbAs/(AldGa1-d)1-bInbAsDBR(晶格渐变缓冲层)、Ga1-xInxAs电池、第二隧道结、(AlcGa1-c)1-xInxAs/(AldGa1-d)1-xInxAsDBR、(AleGa1-e)1-xInxAs电池(或Ga1-xInxAsP电池)、第三隧道结、Ga1-yInyP电池(或(AlGa)1-xInxAs电池)、第四隧道结、(AlfGa1-f)1-yInyP电池和帽层。所述(AlcGa1-c)1-bInbAs/(AldGa1-d)1-bInbAsDBR(晶格渐变缓冲层)，其中0≤c≤0.5、0.5≤d≤1和0.01≤b≤0.5，In的组分b从下至上从0.01渐变到x，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-8000nm，周期数的范围为10-40个，每个周期内，(AlcGa1-c)1-bInbAs的厚度范围为20-200nm，(AldGa1-d)1-bInbAs的厚度范围为20-200nm，可以反射透过Ga1-xInxAs电池的光子，被该结子电池重吸收，从而提高了量子效率和抗辐照能力，与此同时减少了由于晶格失配造成的穿透位错对电池有源区的影响。所述Ga1-xInxAs电池包括n型掺杂的n-Ga1-xInxAs(或n-Ga1-yInyP)发射区层和p型掺杂的p-Ga1-xInxAs基区层，其中0.01≤x≤0.6；其中所述n-Ga1-xInxAs(或n-Ga1-yInyP)发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为20-200nm；所述p-Ga1-xInxAs基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为300-3000nm。所述(AlcGa1-c)1-xInxAs/(AldGa1-d)1-xInxAsDBR，其中0≤c≤0.5、0.5≤d≤1和0.01≤x≤0.6，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-4000nm，周期数的范围为3-30个，每个周期内，(AlcGa1-c)1-xInxAs的厚度范围为20-200nm，(AldGa1-d)1-xInxAs的厚度范围为20-200nm，可以反射透过(AleGa1-e)1-xInxAs电池的光子，被该结子电池重吸收，从而提高了量子效率和抗辐照能力。所述(AleGa1-e)1-xInxAs电池(或Ga1-xInxAsP电池)包括n型掺杂的n-(AleGa1-e)1-xInxAs(或n-Ga1-xInxAsP)发射区层和p型掺杂的p-(AleGa1-e)1-xInxAs(或p-Ga1-xInxAsP)基区层，其中0.1≤e≤0.6和0.01≤x≤0.6；其中所述n-(AleGa1-e)1-xInxAs(或n-Ga1-xInxAsP)发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为20-200nm；所述p-(AleGa1-e)1-xInxAs(或p-Ga1-xInxAsP)基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为300-3000nm。所述Ga1-yInyP电池(或(AlGa)1-xInxAs电池)包括n型掺杂的n-Ga1-yInyP(或n-(AlGa)1-xInxAs)发射区层和p型掺杂的p-Ga1-yInyP(或p-(AlGa)1-xInxAs)基区层，其中0.4≤y≤0.9；其中所述n-Ga1-yInyP(或n-(AlGa)1-xInxAs)发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为2-200nm；所述p-Ga1-yInyP(或p-(AlGa)1-xInxAs)基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为100-2000nm。所述(AlfGa1-f)1-yInyP电池包括n型掺杂的n-(AlfGa1-f)1-yInyP发射区层和p型掺杂的p-(AlfGa1-f)1-yInyP基区层，其中0.1≤f≤0.6和0.4≤y≤0.9；其中所述n-(AlfGa1-f)1-yInyP发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为2-200nm；所述p-(AlfGa1-f)1-yInyP基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为100-2000nm。所述第一隧道结包括n型掺杂的n+-GaAs层和p型掺杂的p+-AlgGa1-gAs层；其中所述n+-GaAs层的掺杂浓度为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围为1-100nm；所述p+-AlgGa1-gAs层的掺杂浓度为1×1019-1×1021cm-3，0.1≤g≤0.6，厚度范围为1-100nm。所述第二隧道结，包括n型掺杂的n+-Ga1-yInyP层和p型掺杂的p+-(AleGa1-e)1-xInxAs层，其中所述n+-Ga1-yInyP层，0.4≤y≤0.9，掺杂浓度为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围为1-100nm；所述p+-(AleGa1-e)1-xInxAs层，0.1≤e≤0.6和0.01≤x≤0.6，掺杂浓度为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围为1-100nm。所述第三隧道结，包括n型掺杂的n+-Ga1-yInyP层和p型掺杂的p+-(AlhGa1-h)1-xInxAs层，其中所述n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正向失配五结太阳电池，其特征在于，从下至上依次包括：锗衬底、Ga

【技术特征摘要】
1.一种正向失配五结太阳电池，其特征在于，从下至上依次包括：锗衬底、Ga0.5In0.5P成核层、Ga0.99In0.01As缓冲层、第一隧道结、(AlcGa1-c)1-bInbAs/(AldGa1-d)1-bInbAsDBR、Ga1-xInxAs电池、第二隧道结、(AlcGa1-c)1-xInxAs/(AldGa1-d)1-xInxAsDBR、(AleGa1-e)1-xInxAs电池或Ga1-xInxAsP电池、第三隧道结、Ga1-yInyP电池或(AlGa)1-xInxAs电池、第四隧道结、(AlfGa1-f)1-yInyP电池和帽层。


2.根据权利要求1所述的正向失配五结太阳电池，其特征在于，针对(AlcGa1-c)1-bInbAs/(AldGa1-d)1-bInbAsDBR，其中0≤c≤0.5、0.5≤d≤1和0.01≤b≤0.5，In的组分b从下至上从0.01渐变到x，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-8000nm，周期数的范围为10-40个，每个周期内，(AlcGa1-c)1-bInbAs的厚度范围为20-200nm，(AldGa1-d)1-bInbAs的厚度范围为20-200nm。


3.根据权利要求1所述的正向失配五结太阳电池，其特征在于，所述Ga1-xInxAs电池包括n型掺杂的n-Ga1-xInxAs或n-Ga1-yInyP发射区层和p型掺杂的p-Ga1-xInxAs基区层，其中0.01≤x≤0.6；其中所述n-Ga1-xInxAs或n-Ga1-yInyP发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为20-200nm；所述p-Ga1-xInxAs基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为300-3000nm。


4.根据权利要求1所述的正向失配五结太阳电池，其特征在于，所述(AlcGa1-c)1-xInxAs/(AldGa1-d)1-xInxAsDBR，其中0≤c≤0.5、0.5≤d≤1和0.01≤x≤0.6，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-4000nm，周期数的范围为3-30个，每个周期内，(AlcGa1-c)1-xInxAs的厚度范围为20-200nm，(AldGa1-d)1-xInxAs的厚度范围为20-200nm。


5.根据权利要求1所述的正向失配五结太阳电池，其特征在于，所述(AleGa1-e)1-xInxAs电池或Ga1-xInxAsP电池包括n型掺杂的n-(AleGa1-e)1-xInxAs或n-Ga1-xInxAsP发射区层和p型掺杂的p-(AleGa1-e)1-xInxAs或p-Ga1-xInxAsP基区层，其中0.1≤e≤0.6和0.01≤x≤0.6；其中，所述n-(AleGa1-e)1-xInxAs或n-Ga1-xInxAsP发射区层的掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为20-200nm；所述p-(AleGa1-e)1-xInxAs或p-Ga1-xInxAsP基区层的掺杂浓度为1×1016-1×1018cm-3，厚度范围为300-3000nm。


6.根据权利要求1所述的正向失配五结太阳电池，其特征在于，所述Ga1-yInyP电池或(AlGa)1-xInxAs电池包括n型掺杂的n...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启明，刘如彬，张恒，唐悦，宋健，孙强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12