一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池及制备方法，包括：N型Si衬底和N型AlGaAs功能层；N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P

【技术实现步骤摘要】
一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏
，具体涉及一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池及制备方法。

技术介绍

[0002]能源，从工业革命到现代信息社会，一直都是社会文明进步与发展的驱动力，推动着整个社会不断发展。从农业社会进入工业社会，再到如今的信息时代，都是离不开能源的发展。人类最开始使用的能源是地面上容易获取的木材，进一步地使用煤炭和石油等，大量煤炭，石油等化石燃料的使用带来了大量二氧化碳的排放，引起环境污染、产生温室效应和导致海平面上升等一系列的问题。同时，地球上的煤炭和石油等不可再生资源的总量是有限的，而人类对能源的需求是无限且快速增加的。因此，各国开始大量发展可再生能源以应对人类对于能源的需求。
[0003]太阳能发电包括有光热发电和光伏发电两种，光热发电是指通过汇聚太阳能光对一些物质进行加热，然后通过换热装置将热能转化为蒸汽，推动汽轮发电机发电的技术。光伏发电是指利用半导体的光生伏特效应，将太阳光中的光子吸收产生光生载流子，通过对光生载流子的分离从而直接获得电能的技术。光热发电一般占地面积大、维护成本高、设备成本高等劣势。而光伏发电具有规模可变、应用广泛、易于维护、成本较低、无污染等优势，但是具有不能连续发电、工艺复杂等劣势。一般而言，太阳能发电更多的是指利用光伏发电的技术。
[0004]用于制备太阳能电池的主要半导体材料，包括晶体硅和砷化镓等。其中砷化镓为直接带隙半导体材料，且带隙宽度最接近于理想的太阳能电池的禁带宽度，因此单结薄膜砷化镓电池可在实验室获得29.1％的转化效率，在很长一段时间内都被用于给太空卫星供电。此外，由于晶体硅材料广泛且便宜，可以直接从石英砂中提取。制备工艺与半导体器件工艺类似，很多工艺可以直接使用半导体器件的技术，技术相对成熟。同时硅基太阳能电池的寿命长，目前商业硅基太阳能组件的寿命可以保证25年效率仍有原始效率的80％。因此到目前为止硅基太阳能电池仍然是市面上应用最广、最具有商业价值的光伏发电产品，且在未来一段时间仍然是最具有性价比的光伏产品。
[0005]当前，GaAs多结太阳能电池与Si太阳能电池是光伏发电的主流结构，双面电池结构也有利于太阳能电池光电转化效率的提高。而现有的太阳能电池的制备技术主要是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)两种方式；制备工艺复杂，且成本较高，不适合大批量工业化生产。因此，有必要提出一种方法，能够解决上述问题，在提高光电转化效率的同时，降低工艺的复杂性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池及制备方法，该结构中Al
x
Ga1‑
x
As的禁带宽度为E
g
＝1.422+1.2475x eV，Si的禁带宽度为
1.2eV；Al
x
Ga1‑
x
As的带隙宽度与Si的带隙宽度较为接近，可以充分利用两者之间的光谱能量，提升电池的性能。
[0007]本专利技术第一目的在于提供一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，包括：N型Si衬底和N型AlGaAs功能层；
[0008]所述N型Si衬底是双面抛光的，其上下表面分别掺杂形成P
+
‑
Si层和N
+
‑
Si层；所述N型AlGaAs功能层的上下表面分别掺杂形成N
+
‑
AlGaAs层和P
+
‑
AlGaAs层，所述N
+
‑
AlGaAs层上形成AlGaAs隧道结，所述AlGaAs隧道结键合在所述P
+
‑
Si层上；所述P
+
‑
AlGaAs层上形成有减反射膜、欧姆接触层和正面电极，所述N
+
‑
Si层上形成有减反射膜、欧姆接触层和背面电极。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，AlGaAs隧道结为高掺杂的N型AlGaAs隧道结，所述减反射膜可以由氧化物、氮化物或氟化物薄膜中的一种或几种组成。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，N型AlGaAs功能层、N
+
‑
AlGaAs层、AlGaAs隧道结和P
+
‑
AlGaAs层为Al
x
Ga1‑
x
As，0＜x≤0.4；所述N型AlGaAs功能层的厚度为1～5μm，掺杂浓度至少为1
×
10
18
/cm3；所述N
+
‑
AlGaAs层的厚度为1～5nm，掺杂浓度至少为1
×
10
19
/cm3；所述AlGaAs隧道结的厚度为10nm～20nm，掺杂浓度至少为1
×
10
19
/cm3；所述P
+
‑
AlGaAs层的厚度为10～100nm，掺杂浓度至少为1
×
10
19
/cm3。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，还包括：GaAs缓冲层；
[0012]所述GaAs缓冲层设置在所述P
+
‑
Si层与AlGaAs隧道结之间。
[0013]本专利技术的第二目的在于提供一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，包括：N型Si衬底、N型AlGaAs功能层和P型AlGaAs功能层；
[0014]所述N型Si衬底是双面抛光的，其上下表面分别掺杂形成P
+
‑
Si层和N
+
‑
Si层；所述N型AlGaAs功能层的下表面依次掺杂形成N
+
‑
AlGaAs层和AlGaAs隧道结，所述AlGaAs隧道结键合在所述P
+
‑
Si层上；P型AlGaAs功能层键合在所述N型AlGaAs功能层的上表面上，所述P型AlGaAs功能层的上表面掺杂形成P
+
‑
AlGaAs层；所述P
+
‑
AlGaAs层上形成有减反射膜、欧姆接触层和正面电极，所述N
+
‑
Si层上形成有减反射膜、欧姆接触层和背面电极。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，AlGaAs隧道结为高掺杂的N型AlGaAs隧道结，所述减反射膜可以由氧化物、氮化物或氟化物薄膜中的一种或几种组成。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，N型AlGaAs功能层、N
+
‑
AlGaAs层和AlGaAs隧道结为Al
x
Ga1‑
x
As，0＜x≤0.4；所述N型AlGaAs功能层的厚度为1～5μm，掺杂浓度至少为1
×
10
18
/cm3；所述N
+<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，其特征在于，包括：N型Si衬底和N型AlGaAs功能层；所述N型Si衬底的上下表面分别掺杂形成P
+
‑
Si层和N
+
‑
Si层；所述N型AlGaAs功能层的上下表面分别掺杂形成N
+
‑
AlGaAs层和P
+
‑
AlGaAs层，所述N
+
‑
AlGaAs层上形成AlGaAs隧道结，所述AlGaAs隧道结键合在所述P
+
‑
Si层上；所述P
+
‑
AlGaAs层上形成有减反射膜、欧姆接触层和正面电极，所述N
+
‑
Si层上形成有减反射膜、欧姆接触层和背面电极。2.如权利要求1所述的Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，其特征在于，还包括：P型AlGaAs功能层；所述N型AlGaAs功能层的下表面掺杂形成N
+
‑
AlGaAs层，所述P型AlGaAs功能层键合在所述N型AlGaAs功能层的上表面上，所述P型AlGaAs功能层的上表面掺杂形成P
+
‑
AlGaAs层。3.如权利要求2所述的Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，其特征在于，所述N型AlGaAs功能层、N
+
‑
AlGaAs层和AlGaAs隧道结为Al
x
Ga1‑
x
As，0＜x≤0.4；所述P型AlGaAs功能层和P
+
‑
AlGaAs层为Al
y
Ga1‑
y
As，0.4＜y≤0.95。4.如权利要求1～3中任一项所述的Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，其特征在于，还包括：GaAs缓冲层；所述GaAs缓冲层设置在所述P
+
‑
Si层与AlGaAs隧道结之间。5.如权利要求1～3中任一项所述的Si基双面双结AlGaAs太阳能电池，其特征在于，所述AlGaAs隧道结为高掺杂的N型AlGaAs隧道结，所述减反射膜为氧化物薄膜、氮化物薄膜或氟化物薄膜。6.一种如权利要求1所述的Si基双面双结AlGaAs太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：对N型Si衬底上下表面进行制绒；在N型Si衬底的上表面进行掺杂，形成P
+
‑
Si层；在N型Si衬底的下表面进行掺杂，形成N
+
‑
Si层；对N型AlGaAs功能层的下表面进行掺杂，形成N
+
‑
AlGaAs层和AlGaAs隧道结，将AlGaAs隧道结键合在P
+
‑
Si层上；对N型AlGaAs功能层的上表面进行掺杂，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，黄瑞，兰天，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：