一种太阳能电池以及制作方法技术

本申请实施例提供了一种太阳能电池及制作方法，该太阳能电池包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于第一隧穿结层和第二子电池之间的变质缓冲层，其中，变质缓冲层中含有Sb原子，由于Sb原子具有表面活性剂的作用，可以提高反应原子在变质缓冲层表面的迁移能力，有助于找到变质缓冲层中的原子成核的最低能量点，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，而且，由于Sb原子可以促进变质缓冲层中Zn离子的掺杂，以保证变质缓冲层在提供空穴能力不变的前提下，减少变质缓冲层形成过程中Zn离子的通入量降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池以及制作方法
本申请涉及太阳能电池制作
，尤其涉及一种太阳能电池以及制作方法。
技术介绍
太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。具体的，III-V族化合物半导体太阳能电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能、长寿命空间主电源，其中，GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用。但是，传统的晶格匹配三结电池中顶电池GaInP和中电池In0.01GaAs的电流密度远小于底电池Ge的电流密度，使得传统的晶格匹配的三结电池无法充分利用太阳光谱，限制了太阳能电池的光电转换效率的提高。专利技术人研究发现，提高太阳能电池转换效率的最有效的途径是提高太阳能电池中各子电池的带隙匹配程度，从而更合理的分配太阳光谱。而改变太阳能电池中各子电池的带隙需要通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比，这样往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种太阳能电池以及制作方法，以缓解太阳能电池中各子电池间由晶格失配产生的残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。为实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：一种太阳能电池，包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层；其中，所述变质缓冲层中含有Sb原子。可选的，所述变质缓冲层包括至少三个膜层，所述至少三个膜层包括至少两个缓冲层和一个过冲层；其中，所述至少三个膜层的晶格常数沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，且所述至少三个膜层的晶格常数大于所述第一子电池的晶格常数，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数。可选的，所述变质缓冲层中Sb原子与三族的原子比的取值范围为1E-6～1E-3，包括端点值。可选的，所述变质缓冲层为Zn掺杂的变质缓冲层。可选的，所述变质缓冲层的Zn掺杂浓度取值范围为5E17～5E18，包括端点值。可选的，所述至少三个膜层中各膜层中Zn的掺杂浓度相同。一种太阳能电池的制作方法，包括：在第一子电池表面形成第一隧穿结层；在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层；在所述变质缓冲层背离所述第一隧穿结层一侧表面形成第二子电池；在所述第二子电池背离所述变质缓冲层一侧表面形成第二隧穿结层；在所述第二隧穿结层背离所述第二子电池一侧表面形成第三子电池；其中，所述变质缓冲层的形成过程中通入含有Sb原子的MO源。可选的，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层的过程中通入TESb的MO源。可选的，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层包括：在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面依次形成至少三个膜层，所述至少三个膜层包括至少两个缓冲层和一个过冲层；其中，所述至少三个膜层的晶格常数沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，且所述至少三个膜层的晶格常数大于所述第一子电池的晶格常数，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数。本申请实施例所提供的太阳能电池包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层，其中，所述变质缓冲层中含Sb原子，由于Sb原子具有表面活性剂的作用，从而利于Sb原子提高反应原子在变质缓冲层表面的迁移能力，有助于找到变质缓冲层中的原子成核的最低能量点，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，以有效释放晶格失配材料外延时产生的残余应力和有效阻断位错向有源区的延伸，提高太阳能电池的性能。而且，本申请实施例所提供的太阳能电池中，由于Sb原子可以促进所述变质缓冲层中Zn离子的掺杂，以保证所述变质缓冲层在提供空穴能力不变的前提下，减少所述变质缓冲层形成过程中Zn离子的通入量，以降低太阳能电池的生产成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请一个实施例提供的太阳能电池结构示意图；图2为本申请一个实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程图；图3-图10为本申请一个实施例所提供的太阳能电池的制作方法中各工艺步骤完成后的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，改变太阳能电池中各子电池的带隙需要通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比，这样往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。专利技术人研究发现，在III-V族太阳能电池结构的大失配材料外延中增加变质缓冲层(metamorphicbuffer)可以有效释放晶格失配材料外延时产生的残余应力和有效阻断位错向有源区的延伸。具体的，可以采用组分阶变法生长多层厚度相同、In组分逐渐增加的缓冲层来形成所述变质缓冲层，以逐渐增加变质缓冲层中各缓冲层的晶格常数，把失配产生的大多数位错限制在变质缓冲层中相邻两层缓冲层的界面处而不向上延伸。但是，上述方法仍会有少量位错继续向上进入电池的有源区影响电池的光电性能。此外，组分阶变法的台阶数目(即所述变质缓冲层中包括的缓冲层的数目)、每层组分阶变量(即变质缓冲层中每层缓冲层的组分含量)、台阶厚度(即变质缓冲层中每层缓冲层的厚度)都需要精细优化，导致所述太阳能电池的工艺窗口较窄，生产过程中的工艺波动都会导致变质缓冲层的阻断位错和释放应力的效果变差。而且，上述变质缓冲层的制作过程中，不仅需要逐层增加In组分以使得各层缓冲层的晶格参数逐层增加，还需要增加Al组分来避免变质缓冲层的吸光。而In组分的增加和Al组分的增加都会导致变质缓冲层的材料纳米硬度减小，临界厚度减小，更容易产生位错释放失配导致的应力。有鉴于此，本申请实施例提供了一种太阳能电池以及制作方法，以缓解太阳能电池中各子电池间由晶格失配产生的残余应力和位错，提高太阳能电池的性能，下面结合附图对本申请实施例所提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：/n层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层；/n其中，所述变质缓冲层中含有Sb原子。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层；
其中，所述变质缓冲层中含有Sb原子。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层包括至少三个膜层，所述至少三个膜层包括至少两个缓冲层和一个过冲层；
其中，所述至少三个膜层的晶格常数沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，且所述至少三个膜层的晶格常数大于所述第一子电池的晶格常数，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数。


3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层中Sb原子与三族的原子比的取值范围为1E-6～1E-3，包括端点值。


4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层为Zn掺杂的变质缓冲层。


5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层的Zn掺杂浓度取值范围为5E17～5E18，包括端点值。


6.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，所述至少三个膜层中各膜层中Zn的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文辉，吴志明，张雷，翁妹芝，吴真龙，
申请(专利权)人：扬州乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32