本发明专利技术公开了一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，属于半导体光电子技术领域。本发明专利技术的关键是在现有多结太阳能电池芯片材料体系之上增加了一层具有高禁带宽度的ＺｎＳｅ材料作为顶电池，能够扩展太阳能电池芯片的吸收谱范围，有效解决现有太阳能电池芯片对太阳辐射分布于可见光、紫外波段的大量能流无法充分吸收的问题，提高多结太阳能电池芯片的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种四结半导体太阳能光伏电池芯片结构，属于半导体光电子技术 领域。
技术介绍
太阳能电池芯片是一种具有广阔应用前景的能源，具有长寿命、绿色环保和灵活 性三大优点。太阳能电池芯片寿命长，只要太阳存在，太阳能电池芯片就可以一次投资而长 期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池芯片不会引起环境污染；太阳能电池芯片 可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池芯片组，这是其 它能源无法比拟的。目前，太阳能电池芯片的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、 农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛 和农村使用，以节省造价昂贵的输电线路。但是，现有太阳能电池芯片光电转换效率相对较低制约了其进一步广泛应用于实 际工作、生活中，这是由于太阳辐射能流非对称分布于以500nm左右波长为峰值的，从紫外 200nm波段到远红外2600nm波段的较宽光谱范围内，特别是在我国西藏、新疆等高海拔或 高纬度地区，太阳辐照能流更是大量集中于短波长可见光及紫外光波段部分。而目前多结 太阳能电池芯片中顶电池芯片禁带宽度限制在1.9ev左右，对应吸收波长为650nm左右，当 短波部分波长远离该吸收波长后，吸收效率下降导致太阳辐射能流中位于可见光及紫外波 段内部包含的大量能量未能获得有效吸收、利用。因此如何提高太阳能电池芯片对太阳可 见光、紫外光谱中尚未获得充分利用的能量吸收成为提高现有太阳能电池芯片光电转换效 率，推动、太阳能电池芯片发展，进而促进这一绿色能源得以广泛应用的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以ZnSe材料作为顶电池芯片的多结太阳电池芯片， 扩展太阳能电池芯片芯片的吸收谱范围，充分吸收太阳辐射分布于可见光、紫外波段的大 量能流，提高太阳能电池芯片的光电转换效率。本专利技术的目的是由以下的技术方案实现的一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，以锗(Ge)单晶片1为衬底依次生长底 电池(p-Ge，n-Ge)2，成核层(GaAs) 3，缓冲层(GaInAs)4，势垒层(n_GaInAs)5，隧道结 (n++AlGaAs, p++GaInAs)6,势垒层(p+GaInAs)7,第二 结电池(p-GalnAs, n_GaInAs)8， 窗口层(n+AlGaInP/AlInAs)9,第二 隧道结(n++GaInAs, p++AlGaAs) 10，第二 势垒层 (p+GaInP)ll，第三结电池(p-GalnP，n-GalnP) 12，第二窗口层(η+Α1ΙηΡ) 13，第三隧道结 (n++ZnSe, p++ZnSe) 14，第三势垒层(n+ZnSe) 15，顶电池(p-ZnSe, n-ZnSe) 16，第三窗口层 (n+ZnSe)17，欧姆接触层(n+ZnSe) 18。采用半导体单晶片为衬底采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子来外延 (MBE)方法生长多结太阳电池芯片。本专利技术一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，其关键是在现有多结太阳能电池芯 片材料体系之上增加具有高禁带宽度的ZnSe材料顶电池芯片。ZnSe材料作为顶电池芯片 附加到现有多结太阳能电池芯片材料体系之上能够扩展太阳能电池芯片的吸收谱范围，有 效解决现有太阳能电池芯片对太阳辐射分布于可见光及紫外波段的大量能流无法充分吸 收的问题，提高多结太阳能电池芯片的光电转换效率。附图说明图1 一种四结半导体太阳能光伏电池芯片示意图。图中1、锗(Ge)单晶片，2、底电池，3、成核层，4、缓冲层，5、势垒层，6、隧道结，7、 势垒层，8、第二结电池，9、窗口层，10、第二隧道结，11、第二势垒层，12、第三结电池，13、第 二窗口层，14、第三隧道结，15、第三势垒层，16、顶电池，17、第三窗口层，18、欧姆接触层。具体实施例方式为了进一步说明本专利技术的结构和特征，以下结合实施例及附图对本专利技术作进一 步的说明。如图1所示，一种四结半导体太阳能光伏电池芯片采用金属有机化学气相 沉积(MOCVD)方法，以锗(Ge)单晶片1为衬底依次生长底电池(p_Ge，n-Ge)2，成核层 (GaAs) 3，缓冲层(GaInAs) 4，势垒层(n-GalnAs) 5，隧道结(n++AlGaAs, p++GaInAs) 6，势垒 层(p+GaInAs)7，第二结电池(p-GalnAs, n_GaInAs)8，窗口层(n+AlGalnP/AlInAs)9，第 二隧道结(n++GaInAs，p++AlGaAs) 10，第二势垒层(p+GalnP) 11，第三结电池(p-GalnP， n-GalnP) 12，第二 窗口层(η+Α1ΙηΡ) 13，第三隧道结(n++ZnSe，p++ZnSe) 14，第三势 垒层(n+ZnSe) 15，顶电池(p-ZnSe，n-ZnSe) 16，第三窗口层(n+ZnSe) 17，欧姆接触层 (n+ZnSe)18。在生长具有ZnSe的多结太阳电池芯片之后。采用常规的光刻、镀膜和划片工 艺制成太阳电池。本专利技术一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，其关键是在现有多结太阳能电池芯 片材料体系之上增加了一层具有高禁带宽度的ZnSe材料作为顶电池。ZnSe材料作为顶电 池附加到现有多结太阳能电池芯片材料体系之上能够扩展太阳能电池芯片的吸收谱范围， 有效解决现有太阳能电池芯片对太阳辐射分布于可见光、紫外波段的大量能流无法充分吸 收的问题，提高多结太阳能电池芯片的光电转换效率。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，其特征在于：以锗(Ge)单晶片为衬底依次生长底电池(p？Ge，n？Ge)，成核层(GaAs)，缓冲层(GaInAs)[4]，势垒层(n？GaInAs)，隧道结(n++AlGaAs，p++GaInAs)，势垒层(p+GaInAs)，第二结电池(p？GaInAs，n？GaInAs)，窗口层(n+AlGaInP/AlInAs)，第二隧道结(n++GaInAs，p++AlGaAs)，第二势垒层(p+GaInP)，第三结电池(p？GaInP，n？GaInP)，第二窗口层(n+AlInP)，第三隧道结(n++ZnSe，p++ZnSe)，第三势垒层(n+ZnSe)，顶电池(p？ZnSe，n？ZnSe)，第三窗口层(n+ZnSe)，欧姆接触层(n+ZnSe)。
【技术特征摘要】
一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，其特征在于以锗(Ge)单晶片为衬底依次生长底电池(p Ge，n Ge)，成核层(GaAs)，缓冲层(GaInAs)[4]，势垒层(n GaInAs)，隧道结(n++AlGaAs，p++GaInAs)，势垒层(p+GaInAs)，第二结电池(p GaInAs，n GaInAs)，窗口层(n+AlGaInP/AlInAs)，第二隧道结(n++GaInAs，p++AlGaAs)，第二势垒层(p+GaI...
【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，李建军，尧舜，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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