一种太阳能电池外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池外延片及其制备方法，外延片包括从下至上依次设置的衬底、GaN成核层、GaN本征层、N型GaN层、InGaN/GaN超晶格层、U型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、P型GaN层。本发明专利技术采用了衬底、超晶格层和高In组分的InGaN/GaN量子阱层结构，降低了位错密度，提高了光吸收率，获得结晶质量较高的外延片。与具有传统外延片的太阳能电池相比，采用高In组分的外延片制得的太阳能电池载流子收集增多，表面复合减少，在一定程度上提高了InGaN/GaN太阳能电池的光电转换效率。太阳能电池的光电转换效率。太阳能电池的光电转换效率。

A solar cell epitaxial sheet and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池外延片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种太阳能电池外延片及其制备方法。

技术介绍

[0002]在第三代半导体中，
Ⅲ‑Ⅴ
族半导体GaN拥有一定的代表性。GaN的禁带宽度较宽，达3.4eV。它的熔点较高，达1700℃，电离度高约0.43～0.5。不仅如此，GaN还拥有高的导热系数、击穿电场与导热率，其还具备抗辐射能力强，硬度高等优点，在光电子学和微电子学领域内有巨大的应用价值。
[0003]目前，进行了很多关于InGaN外延片的研究，这些研究主要集中在InGaN多量子阱的生长过程和随后的器件性能，包括侧向外延生长的使用，多量子阱周期数的优化，不同衬底的使用，不同GaN晶体取向上的生长等。这些方法揭示了InGaN层的材料质量、结构完整性和相应的光伏特性之间的关系。
[0004]然而，现有的太阳能电池整体存在光电转换效率较低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种太阳能电池外延片及其制备方法，用以解决现有技术中太阳能电池存在的光电转换效率较低的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种太阳能电池外延片，包括：
[0007]衬底；
[0008]GaN成核层，设置在衬底的顶面上；
[0009]GaN本征层，设置在GaN成核层的顶面上；
[0010]N型GaN层，设置在GaN本征层的顶面上；
[0011]InGaN/GaN超晶格层，设置在N型GaN层的顶面上，InGaN/GaN超晶格层包括多层第一InGaN层和第一GaN层，第一InGaN层和第一GaN层周期排列；
[0012]U型GaN层，设置在InGaN/GaN超晶格层的顶面上；
[0013]InGaN/GaN量子阱层，设置在U型GaN层的顶面上，InGaN/GaN量子阱层包括多层第二InGaN层和第二GaN层，第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中第二InGaN层中In的组分为0.30
‑
0.32；
[0014]P型GaN层，设置在InGaN/GaN量子阱层的顶面上。
[0015]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种太阳能电池外延片的制备方法，包括：
[0016]准备衬底；
[0017]在衬底的顶面上设置GaN成核层；
[0018]在GaN成核层的顶面上设置GaN本征层；
[0019]在GaN本征层的顶面上设置N型GaN层；
[0020]在N型GaN层的顶面上设置InGaN/GaN超晶格层，InGaN/GaN超晶格层包括多层第一
InGaN层和第一GaN层，第一InGaN层和第一GaN层周期排列；
[0021]在InGaN/GaN超晶格层的顶面上设置U型GaN层；
[0022]在U型GaN层的顶面上设置InGaN/GaN量子阱层，InGaN/GaN量子阱层包括多层第二InGaN层和第二GaN层，第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中第二InGaN层中In的组分为0.30
‑
0.32；
[0023]在InGaN/GaN量子阱层的顶面上设置P型GaN层。
[0024]本专利技术中的一种太阳能电池外延片及其制备方法，具有以下优点：
[0025]采用了图案化的衬底、超晶格层和高In组分的InGaN/GaN量子阱层结构，降低了位错密度，提高了光吸收率，获得结晶质量较高的外延片。与具有传统外延片的太阳能电池相比，采用高In组分的外延片制得的太阳能电池载流子收集增多，表面复合减少，在一定程度上提高了InGaN/GaN太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的一种太阳能电池外延片的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的一种太阳能电池外延片在常温下的PL图；
[0029]图3为本专利技术实施例提供的一种太阳能电池外延片及传统外延片的卫星峰对比图；
[0030]图4为本专利技术实施例提供的一种太阳能电池外延片及传统外延片的摇摆曲线对比图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种太阳能电池外延片的结构示意图。本专利技术实施例提供了一种太阳能电池外延片，包括：
[0033]衬底；
[0034]GaN成核层，设置在衬底的顶面上；
[0035]GaN本征层，设置在GaN成核层的顶面上；
[0036]N型GaN层，设置在GaN本征层的顶面上；
[0037]InGaN/GaN超晶格层，设置在N型GaN层的顶面上，InGaN/GaN超晶格层包括多层第一InGaN层和第一GaN层，第一InGaN层和第一GaN层周期排列；
[0038]U型GaN层，设置在InGaN/GaN超晶格层的顶面上；
[0039]InGaN/GaN量子阱层，设置在U型GaN层的顶面上，InGaN/GaN量子阱层包括多层第
二InGaN层和第二GaN层，第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中第二InGaN层中In的组分为0.30
‑
0.32；
[0040]P型GaN层，设置在InGaN/GaN量子阱层的顶面上。
[0041]示例性地，衬底为图案化的Al2O3衬底。N型GaN层中采用Si掺杂，掺杂浓度为0.8
×
10
18
cm
‑3‑
1.2
×
10
18
cm
‑3。InGaN/GaN超晶格层的周期数为12，其中第一InGaN层中In的组分为0.04。InGaN/GaN量子阱层的周期数为12。P型GaN层中采用Mg掺杂，掺杂浓度为0.8
×
10
20
cm
‑3‑
1.2
×
10
20
cm
‑3。
[0042]本专利技术实施例还提供了一种太阳能电池外延片的制备方法，该方法包括：
[0043]S100、准备衬底。
[0044]示例性地，在准备衬底时，采用MOCVD(Metal
‑
organic Chemical Vapor Deposition，金属化学气相沉积)设备，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池外延片，其特征在于，包括：衬底；GaN成核层，设置在所述衬底的顶面上；GaN本征层，设置在所述GaN成核层的顶面上；N型GaN层，设置在所述GaN本征层的顶面上；InGaN/GaN超晶格层，设置在所述N型GaN层的顶面上，所述InGaN/GaN超晶格层包括多层第一InGaN层和第一GaN层，所述第一InGaN层和第一GaN层周期排列；U型GaN层，设置在所述InGaN/GaN超晶格层的顶面上；InGaN/GaN量子阱层，设置在所述U型GaN层的顶面上，所述InGaN/GaN量子阱层包括多层第二InGaN层和第二GaN层，所述第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中所述第二InGaN层中In的组分为0.30
‑
0.32；P型GaN层，设置在所述InGaN/GaN量子阱层的顶面上。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池外延片，其特征在于，所述衬底为图案化的Al2O3衬底。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池外延片，其特征在于，所述N型GaN层中采用Si掺杂，掺杂浓度为0.8
×
10
18
cm
‑3‑
1.2
×
10
18
cm
‑3。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池外延片，其特征在于，所述InGaN/GaN超晶格层的周期数为12，其中所述第一InGaN层中In的组分为0.04。5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池外延片，其特征在于，所述InGaN/GaN量子阱层的周期数为12。6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池外延片，其特征在于，所述P型GaN层中采用Mg掺杂，掺杂浓度为0.8
×
10
20
cm
‑3‑
1.2
×
10
20
cm
‑3。7.一种太阳能电池外...

【专利技术属性】
技术研发人员：单恒升，李明慧，李诚科，刘胜威，梅云俭，宋一凡，马淑芳，许并社，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：