一种电压匹配的空间用多结太阳电池及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种电压匹配的空间用多结太阳电池及其制备方法和应用，属于半导体技术领域。本发明专利技术的电压匹配的空间用多结太阳电池，包括依次叠加的：底电池、中电池、栅线和顶电池；栅线连接有负极；顶电池和底电池上设有正极；底电池和中电池串联后与所述顶电池并联。本发明专利技术通过对空间用多结太阳电池的工作电路进行设计，可以使更多的材料能够满足电池的工作条件，有效扩充了太阳电池的材料库，为创造更高转化效率的电池结构提供了选择方案。造更高转化效率的电池结构提供了选择方案。

【技术实现步骤摘要】
一种电压匹配的空间用多结太阳电池及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体相关
，尤其是涉及一种电压匹配的空间用多结太阳电池及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]空间用太阳电池的制备不仅依赖于生长技术(例如：金属有机物化学气相外延沉积，分子数外延生长等)，而且受半导体材料自身一些物理特性的限制(例如晶格常数和禁带宽度等)。因此多结空间太阳电池的结构相对固定。从生长结构而言都是堆叠生长结构，即各子电池按照禁带宽度从大到小自上而下依次排列；从工作的电路结构来讲，都是串联结构，即子电池之间用隧道结连接形成串联电路，为了减少能量损失，该结构需要满足电流匹配。
[0003]串联的电路结构虽然利于生产，但一定程度上限制了空间电池各个子电池的晶格匹配程度和子电池吸收光谱范围。
[0004]综上所述，需要开发一种光谱吸收范围广的空间用多结太阳电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电压匹配的空间用多结太阳电池，该空间用多结太阳电池的光谱吸收范围广。
[0006]本专利技术还提供了上述空间用多结太阳电池的制备方法。
[0007]本专利技术还提供了上述空间用多结太阳电池的应用。
[0008]根据本专利技术的第一方面提供了一种电压匹配的空间用多结太阳电池，
[0009]包括依次叠加的：
[0010]底电池、中电池、栅线和顶电池；
[0011]所述栅线连接有负极；
>[0012]所述顶电池和底电池上设有正极；
[0013]所述底电池和中电池串联后与所述顶电池并联。
[0014]根据本专利技术空间用多结太阳电池技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
[0015](1)本专利技术使用并联电路来构建空间用多结太阳电池，可使串联电路中不能匹配的材料满足电流电压匹配条件，空间用多结太阳电池的底电池和中电池为串联，底电池和中电池形成的串联电路和顶电池构成并联电路。具体的：
[0016]若电池采用并联的工作电路，将需要重新考虑电池的电流匹配和晶格匹配外，此外还需要考虑电压匹配。其中电流的匹配可通过厚度调整，也可通过减反膜的反射光波段调整，调整方法较为多样、简单。但是电压匹配的调整方法较难。
[0017]由此可知，一些在串联电路中不可能匹配的材料(主要是电压不匹配)，将有机会在并联电路(或者混连电路)中满足匹配条件(即满足电流电压匹配)。
[0018]进一步的可知，本专利技术通过修改空间用多结太阳电池的工作电路，可以使更多的材料能够满足电池的工作条件(满足电流电压匹配)，有效扩充了空间用多结太阳电池的材料库，为创造更高转化效率的电池结构提供了选择方案；也为了选择光谱吸收范围更广的子电池材料提供了思路。
[0019](2)本专利技术为串联电路电池的表面栅线制备在电池内部提供了基础，如此可减低表面栅线对入射光的遮挡，能更加有效的利用光；
[0020]本专利技术中底电池、中电池、栅线和顶电池构成了发射区
‑
栅线
‑
发射区的结构；
[0021]传统技术中，栅线设置在太阳电池上表面，且不透光，因此会遮挡太阳电池接收的太阳光；本专利技术将栅线埋在中电池和顶之间，这样可以有效增加进入电池的光通量以增加电池的效率。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池包括Ge电池。
[0023]可以理解的是，所述Ge电池包括依次叠加的Ge基区、GaInP缓冲层和GaInP发射区。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述Ge基区的厚度约为140μm。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述Ge基区为P型半导体；可以理解的是，没有进行额外的掺杂。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaInP缓冲层为N型半导体。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaInP缓冲层为Si掺杂GaInP缓冲层。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述Si掺杂GaInP缓冲层中Si掺杂的浓度为5
×
10
17
～9
×
10
17
/cm。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaInP缓冲层厚度为5nm～20nm。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池中，GaInP发射区为N型半导体。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池中，GaInP发射区为Si掺杂GaInP发射区。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述Si掺杂底电池中，GaInP发射区中Si掺杂的浓度为5
×
10
17
～9
×
10
17
/cm。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池中，GaInP发射区的厚度为450nm～650nm。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池的带隙为0.4eV～0.8eV。
[0035]根据本专利技术的一些优选的实施方式，所述底电池的带隙约为0.66eV。
[0036]带隙的选择可影响各子电池吸收光的份额，此外在本专利技术中，带隙的选择还影响所得空间用多结太阳电池是否满足电流匹配和电压匹配，以免电流在所得空间用多结太阳电池内部消耗。所述中电池和顶电池的带隙选择原因也是如此。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述底电池和中电池之间设有隧道结。
[0038]可以理解的是，所述隧道结包括自所述底电池始依次叠加的GaAs层和AlGaAs层。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaAs层为N
++
型半导体。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaAs层为Te掺杂GaAs层。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述Te掺杂GaAs层中Te掺杂的浓度为1
×
10
19
～5
×
10
19
/cm。
[0042]根据本专利技术的一些实施方式，所述GaAs层的厚度为5nm～15nm。
[0043]根据本专利技术的一些实施方式，所述AlGaAs层为P
++
型半导体。
[0044]根据本专利技术的一些实施方式，所述AlGaAs层为C掺杂AlGaAs层。
[0045]根据本专利技术的一些实施方式，所述C掺杂AlGaAs层中C掺杂的浓度为1
×
10
19
～5
×
10
19
/cm。
[0046]根据本专利技术的一些实施方式，所述AlGaAs层的厚度为2nm～10nm。
[0047]根据本专利技术的一些实施方式，所述中电池包括GaInP背场、GaInAs基区、中电池GaInP发射区和中电池AlInP窗口层。
[0048]根据本专利技术的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压匹配的空间用多结太阳电池，其特征在于：包括依次叠加的：底电池、中电池、栅线和顶电池；所述栅线连接有负极；所述顶电池和底电池上设有正极；所述底电池和中电池串联后与所述顶电池并联。2.根据权利要求1所述的空间用多结太阳电池，其特征在于，所述空间用多结太阳电池还包括绝缘层。3.根据权利要求2所述的空间用多结太阳电池，其特征在于，所述绝缘层设于所述空间用多结太阳电池表面，所述正极和负极之外的位置。4.根据权利要求1所述的空间用多结太阳电池，其特征在于：所述底电池的带隙为0.4eV～0.8eV；优选地，所述中电池的带隙为1.2eV～1.6eV；优选地，所述顶电池的带隙为1.8eV～2.2eV。5.根据权利要求1～4任一项所述的空间用多结太阳电池，其特征在于：所述顶电池中设有通孔，所述负极穿过所述通孔与所述栅线相连。6.一种如权利要求1～5任一项所述的空间用多结太阳电池的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永涛，朱琳，刘建庆，崔恒，
申请(专利权)人：中山德华芯片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：