堆叠型太阳能电池制造技术

本发明专利技术为一种堆叠型太阳能电池装置，其包含：基板，第一隧穿结，形成于基板之上；及第一ｐ－ｎ结，形成于第一隧穿结之上，其中第一隧穿结包含重掺杂ｎ型层及合金层，此合金层包含原子序较镓（Ｇａ）为大的元素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种堆叠型太阳能电池(tandem solar cell)设计。
技术介绍
太阳能电池(Solar Cell)是一种能量转换的光电元件，它是经由太阳光照射后， 把光的能量转换成电能。 堆叠型太阳能电池或多结太阳能电池(multi-junction solar cell)是将两个或 两个以上相同或不同能隙的p-n结元件堆叠起来，制成堆叠型太阳能电池。设计上将能够 吸收较高能量光谱的P_n结元件放在上层，吸收较低能量光谱的p_n结元件放在下层，透过 不同材料的P_n结元件，将光子的能量层层吸收。可以提高太阳光的吸收，降低传递损失， 提升效率。 图1为显示已知堆叠型太阳能电池结构剖面图，该堆叠型太阳能电池结构包含基 板101、缓冲层102、隧穿结(tunnel junction) 103及p-n结(p-njunction) 104。目前被广 泛使用的隧穿结结103包含有重掺杂n型层(11++)1031和重掺杂。型层&++) 1032，其中重 掺杂n型层1031通常为掺杂硅(Si)、碲(Te)或硒(Se);重掺杂p型层1032通常为掺杂碳 (C)、锌(Zn)、镁(Mg)或铍(Be)， 一般较常用为碳(C)掺杂，但重掺杂p型层1032在掺杂碳 (C)后会产生晶格常数变小的现象，此现象导致隧穿结103的晶格常数和基板101的差异过 大，而造成外延品质变差，影响隧穿结103的效果。
技术实现思路
本专利技术为一种堆叠型太阳能电池装置，包含基板，第一隧穿结形成于基板之上， 及第一 p-n结形成于第一隧穿结之上，其中第一隧穿结包含重掺杂n型层及合金层，此合金 层由重掺杂P型层包含至少一原子序较镓(Ga)为大的元素所组成，其中此重掺杂p型层与 此原子序较大的元素形成合金。附图说明 根据以上所述的优选实施例，并配合附图说明，读者当能对本专利技术的目的、特征和优点有更深入的理解。但值得注意的是，为了清楚描述起见，本说明书所附的图并未按照比例尺加以绘示。附图简单说明如下 图1为显示已知的堆叠型太阳能电池结构剖面图； 图2A为显示依照本专利技术实施例的堆叠型太阳能电池结构剖面图； 图2B为显示依照本专利技术另一实施例的堆叠型太阳能电池结构剖面图； 图3为显示依照本专利技术实施例中隧穿结的合金层加入不同铟(In)含量的I-V曲线图。 附图标记说明 101、201 基板 102、202 缓冲层 103、203 第一隧穿结 104、204 第一 p-n结 105、205 第二隧穿结 106、206 第二 p-n结具体实施例方式以下配合附图说明本专利技术的实施例。 图2A为显示依照本专利技术实施例的堆叠型太阳能电池结构剖面图。该堆叠型太阳 能电池结构包括基板201、缓冲层202、第一隧穿结203及第一 p-n结204。其中第一隧穿结 203包含有重掺杂n型层(n++)2031和合金层2032。在本专利技术中，基板201的材料可选自 硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(Si-Ge)、砷化镓(GaAs)、或磷化铟(InP)。缓冲层202、第一隧穿结 的重掺杂n型层2031、第一隧穿结的合金层2032及第p-n结204的材料可包含一种或一种 以上的物质，其选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、砷(As)以及磷(P)所构成的组，例如可为砷化铝铟镓(AlxGai—》yln卜或磷化铝铟镓(AlxGai—》yln卜yP。 第一隧穿结的合金层2032由重掺杂p型层包含原子序较镓(Ga)为大的元素所 组成。在形成P型层时，在外延工艺中同时加入高浓度的P型掺杂物质及原子序较镓(Ga) 为大的元素，以形成由重掺杂P型层包含至少一原子序较镓(Ga)为大的元素所组成的合金 层2032。此合金层的晶格常数较已知的重掺杂p型层的晶格常数大，并可随加入元素的含 量增加而增加，因而降低合金层2032与基板201的晶格差异，而得到更好的外延品质。此 外通过原子序较镓(Ga)为大的元素的加入，可使合金层2032的能阶降低，Jp上升，且Jp/ Vp变大，提高通过第一隧穿结203的隧穿电流。其中，加入原子序较镓(Ga)为大的元素材 料可包括铟(In)、铊(Tl)、锑(Sb)、铋(Bi)、锡(Sn)、铅(Pb)、碲(Te)、釙(Po)、镉(Cd)、荥 (Hg)。加入的浓度可为1 2%，即约3. 5X1021 1. 7X 1022 (l/cm3)。 图2B为显示依照本专利技术另一实施例的堆叠型太阳能电池结构剖面图。该堆叠型 太阳能电池结构包括基板201、缓冲层202、第一隧穿结203、第一 p-n结204、第二隧穿结 205及第二 p-n结206。其中第一隧穿结203及第二隧穿结205分别包含有重掺杂n型层 (n++) 2031 、2051和合金层2032、2052。 在本实施例中，基板201的材料可选自硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(Si-Ge)、砷化镓 (GaAs)、磷化铟(InP)。缓冲层202、第一及第二隧穿结的重掺杂n型层2031、2051、第一及 第二隧穿结的合金层2032、2052与第一及第二 p-n结204、206的材料可包含一种或一种以 上的物质，其选自镓(Ga)、铝(Al)、铟(In)、砷(As)以及磷(P)所构成的组，例如可为砷化铝铟镓(AlxGai》yln卜或磷化铝铟镓(AlxGai》yln卜yP。 第一及第二隧穿结的合金层2032、2052由重掺杂p型层包含原子序较镓(Ga)为 大的元素所组成。在形成P型层时，在外延工艺中同时加入高浓度的P型掺杂物质及原子 序较镓(Ga)为大的元素，以形成由重掺杂p型层包含至少一原子序较镓(Ga)为大的元素 所组成的合金层2032、 2052 。此合金层的晶格常数较已知的重掺杂p型层的晶格常数大，并 可随加入元素的含量增加而增加，因而降低合金层2032、2052分别与基板201及第一 p-n结204的晶格差异，而得到更好的外延品质。此外通过原子序较镓(Ga)为大的元素的加入，可使合金层2032、2052的能阶降低，Jp上升，且Jp/Vp变大，提高通过第一隧穿结的隧穿电流。其中，加入原子序较镓(Ga)为大的元素材料可包括铟(In)、铊(Tl)、锑(Sb)、铋(Bi)、锡(Sn)、铅(Pb)、碲(Te)、釙(Po)、镉(Cd)、荥(Hg)。加入的浓度可为1 2%，即约3. 5X1021 1. 7X 1022 (l/cm3)。 在实施例中，基板201的材料为锗(Ge)，第一与第二隧穿结203、205的重掺杂n型层(n++) 2031 、2051的材料为InGaP: Te，合金层2032、2052的材料为AlxGa(1—x)As: C+，并包含铟(In)以形成InyAl,Ga(卜,)As合金，可降低晶格差异，提高通过隧穿结的隧穿电流。 图3为显示依照本专利技术实施例中隧穿结的合金层所包含不同铟(In)含量的I-V曲线图，可以发现随着铟(In)加入浓度的升高，I-V曲线斜率变大，提高通过第一与第二隧穿结203、205的隧穿电流。 在本专利技术另一实施例中，第二p-n结206之上也可再形成第三隧穿结，且第三隧穿结之上也可再形成第三p-n结，可随产品设计需要，将隧穿结与p-n结反复堆叠，而不限制堆叠型太阳能电池的p-n结元件数量。其中隧穿结的设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠型太阳能电池装置，包含：基板；第一隧穿结，形成于该基板之上；以及第一ｐ－ｎ结，形成于该第一隧穿结之上，其中该第一隧穿结包含重掺杂ｎ型层及合金层，其中该合金层包含原子序较镓为大的元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣仁，苏永司，李世昌，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]