一种氮化物多结太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氮化物多结太阳能电池，所述氮化物多结太阳能电池包括依次设置的InN底电池、AlN成核层一、Si子电池、AlN成核层二、GaN缓冲层、InGaN顶电池、电流扩散层和设置在所述电流扩散层上的量子点材料层。本实用新型专利技术提供的氮化物多结太阳能电池能够促进吸收更长波长的光子，利于提高光转化率，且量子点材料层的设置能够有效提升紫外光波段的外部量子效率。

A kind of nitride multi junction solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物多结太阳能电池
本技术涉及太阳能电池
，尤其是涉及一种氮化物多结太阳能电池。
技术介绍
氮化物半导体材料由于电子运动在很宽的范围内可调，因此能带宽度范围大、禁带宽度显著大于Si等半导体材料，在晶体管、新型太阳能电池、半导体照明等诸多领域有着重要应用。在太阳能电池中，由于入射光子会依能量高低的顺序，先后被材料吸收。也就是短波长的光将会先被吸收，而长波长的光，由于光子穿透深度较深，因此最后才被吸收。一个光子的能量要大于材料的能隙Eg(Energygap)，换句话说，就是射入材料的入射光波长要小于截止波长(cut-offwavelength)，才会被材料吸收。因此，延伸太阳能电池的截止波长对于提高光转化率非常重要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种氮化物多结太阳能电池，该氮化物多结太阳能电池的截止波长可以延伸至1771nm，进而促进吸收更长波长的光子，利于提高光转化率。本技术所采取的技术方案是：本技术提供一种氮化物多结太阳能电池，包括依次设置的InN底电池、AlN成核层一、Si子电池、AlN成核层二、GaN缓冲层、InGaN顶电池、电流扩散层和设置在所述电流扩散层上的量子点材料层。量子点材料层的设置能够有效解决InGaN顶电池表面的电流扩散层会大量吸收紫外光子的问题，能够有效提升紫外光波段的外部量子效率。优选地，所述InGaN顶电池包括n型InxGa1-xN层和p型InyGa1-yN层，0.18≤x≤0.5，0.18≤y≤0.5。优选地，所述量子点材料层的材料为CdS量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS量子点中的一种。优选地，所述GaN缓冲层和所述InGaN顶电池之间设置有BInGaN层，所述BInGaN层为B掺杂的InGaN。采用BInGaN层可进一步改善传统GaN缓冲层与InGaN生长接口晶格常数不匹配而累积应力的状况，能够显著提高太阳能电池的光电转化效率。优选地，所述电流扩散层为ITO层、AZO、GZO、金属纳米线、纳米碳管、石墨烯、导电高分子中的任一种。电流扩散层能够加强正电极对载流子的收集。优选地，所述InN底电池包括n型InN层和p型InN层。优选地，所述Si子电池包括n型Si层和p型Si层。优选地，所述InN底电池的底部设置有负电极，所述电流扩散层上设置有正电极。负电极同时也具有反射镜功能，可将光子再反射回中间电池再利用。本技术的有益效果是：对于材料氮化镓铟，光吸收截止波长为593nm，对于材料硅，光吸收截止波长为1127nm，因此硅能隙底电池的截止波长在1127nm，超过该波长以上范围不产生吸收与响应。本技术提供一种氮化物多结太阳能电池，包括InGaN顶电池、Si子电池和InN底电池，通过在Si电池的底部增加设置InN电池，能够辅助中部的Si电池对于在1127nm波段以上的不吸收光子延伸至1771nm被InN底电池吸收，进而促进吸收更长波长的光子，利于提高光转化率。附图说明图1为实施例1中的氮化物多结太阳能电池的结构示意图；图2为实施例2中的氮化物多结太阳能电池的结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例对本技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。实施例1参见图1，本实施例提供一种氮化物多结太阳能电池，包括依次设置的InN底电池1、AlN成核层一2、Si子电池3、AlN成核层二4、GaN缓冲层5、InGaN顶电池6、电流扩散层7和设置在所述电流扩散层上的量子点材料层8，所述InN底电池1包括n型InN层11和p型InN层12，所述Si子电池3包括n型Si层31和p型Si层32，所述InGaN顶电池6包括n型InGaN层61和p型InGaN层62，本实施中n型InGaN层61为n型In0.33Ga0.67N层，p型InGaN层62为p型In0.33Ga0.67N层，本实施例中电流扩散层7为ITO层，量子点材料层8使用的材料为CdS量子点，在所述InN底电池1的底部设置有负电极91，本实施例中负电极为厚度为20nm/20nm/500nm的Ti/Pd/Ag负电极，在所述电流扩散层7的上部设置有正电极92，本实施例中正电极为厚度为50nm/50nm/2000nm的Cr/Pt/Au正电极。本实施例还提供一种上述氮化物多结太阳能电池的制备方法，按照以下步骤制备：(1)制备Si子电池：选用n型硅(111面)、电阻率介于0.5～5Ω.cm作为衬底，衬底厚度减轻打薄以标准硅晶圆清洗程序去除金属杂质、有机物污染、微尘与自然氧化物并且降低表面粗糙度，然后对衬底进行清洗，分别使用丙酮、异丙醇、去离子水，采用超音波震荡机震洗各10分钟以清洗衬底表面脏污，采用氢氟酸溶液(水与氢氟酸比例＝50:1)，去除衬底表面的氧化物(二氧化硅)使得硅裸露于表层。采用硼硅酸盐(Borosilicafilm，浓度5×1020cm-3)扩散源溶液，内含硼原子及具有挥发有机溶剂，使用旋涂机将其涂布于衬底表面，每分钟2500转，时间30秒，旋涂硼硅酸盐(Borosilicafilm)之后，在250℃加热板上进行烘烤10分钟，烘烤之后即在衬底表面上留下一层二氧化硅的硼原子，衬底的硼原子扩散采用高温炉管进行，抽真空后通入高纯度氮气，一大气压开始升温并持温于1000℃，再降温回到常温下，衬底在高温扩散完成后依序浸入丙酮、异丙醇和去离子水，采用超音波震荡机震洗各10分钟，再采用氢氟酸溶液(水与氢氟酸比例＝50:1)去除衬底残留表面的扩散物质，在最后的硅衬底形成PN结，与n-Si(111)衬底形成结深100nm的p-Si(111)层，进而形成Si子电池。(2)采用原子层沉积技术在Si子电池的双面生长AlN成核层一和AlN成核层二成为接口缓冲层，控制生长温度为250℃至350℃范围内，厚度范围控制为50nm至100nm。(3)再采用金属有机化学气相沉积技术在AlN成核层二上生长GaN缓冲层，控制生长温度为1000℃至1100℃范围内，厚度范围控制为500nm至1000nm内，本层可减少外延层的缺陷密度，提升晶体质量；生长InGaN顶电池：继续在GaN缓冲层上生长Si源掺杂的n型In0.33Ga0.67N层，生长温度为950℃，其中铟比例为0.33，镓比例为0.67，掺杂浓度5×1018cm-3，厚度200nm，继续在n型In0.33Ga0.67N层上生长以Mg源成为掺杂的p型In0.33Ga0.67N层，生长温度为950℃，其中铟比例为0.33，镓比例为0.67，掺杂浓度5×1019cm-3，厚度范围为100nm至150nm，可提供足够的电子电荷，作为与顶部金属接触条件；...

【技术保护点】
1.一种氮化物多结太阳能电池，其特征在于，包括依次设置的InN底电池、AlN成核层一、Si子电池、AlN成核层二、GaN缓冲层、InGaN顶电池、电流扩散层和设置在所述电流扩散层上的量子点材料层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化物多结太阳能电池，其特征在于，包括依次设置的InN底电池、AlN成核层一、Si子电池、AlN成核层二、GaN缓冲层、InGaN顶电池、电流扩散层和设置在所述电流扩散层上的量子点材料层。


2.根据权利要求1所述的氮化物多结太阳能电池，其特征在于，所述InGaN顶电池包括n型InxGa1-xN层和p型InyGa1-yN层，0.18≤x≤0.5，0.18≤y≤0.5。


3.根据权利要求1所述的氮化物多结太阳能电池，其特征在于，所述量子点材料层的材料为CdS量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS量子点中的一种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的氮化物多结太阳能电池，其特征在于，所述GaN缓冲层和所述InGaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建廷，李方红，常嘉兴，
申请(专利权)人：深圳市科创数字显示技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44