【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳电池，具体涉及一种基于多个子电池级联结构的晶格匹配六结太阳电池。
技术介绍
1、自1965年太阳电池问世以来，半个世纪的太阳电池技术研究，始终围绕着如何增加电子-空穴对的产生数量与抑制载流子的输运损失这两个核心目标来提高太阳电池效率。为了实现高效的光电转换效率，其核心思想是确保载流子的数量与能量的乘积最大。因此使用多种不同禁带宽度半导体材料的组合，在实现尽可能多的光子吸收并转化载流子的同时，降低载流子在输运过程中的能量损耗，是进一步提高器件光电转换效率的重要途径。
2、考虑到地面光谱中由于co2、h2o等吸收作用引起的部分长波段能量较低的特点，采用六结太阳电池结构，将子电池的吸收边置于大气吸收窗口附近，可更加灵活地调整光谱分段吸收情况，实现更健壮的器件结构。这种六结结构可同时兼顾空间光谱与地面光谱特征，有着较强的实用意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种级联晶格匹配六结太阳电池及其制备方法，提高太阳电池光电转换效率。
2、为了达到上述的目的，本专利技术提供一种级联晶格匹配六结太阳电池，从上至下依次包括接触层、(alzga1-z)1-yinyp子电池、第一隧穿结、gauin1-uasvp1-v子电池、第二隧穿结、inxga1-xas子电池、第三隧穿结、gapin1-pasqp1-q子电池、第四隧穿结、garin1-rastp1-t子电池、第五隧穿结、gawin1-was子电池和inp衬底；所述接触层为n型掺杂的n-inxga1
3、本专利技术提供的另一技术方案是一种级联晶格匹配六结太阳电池的制备方法，包括：采用金属有机物气相沉积技术在gaas衬底上依次生长接触层、(alzga1-z)1-yinyp子电池、第一隧穿结、gauin1-uasvp1-v子电池、第二隧穿结、inxga1-xas子电池以及第三隧穿结中p型掺杂的p+-inxga1-xas层；采用金属有机物气相沉积技术在inp衬底上依次生长gawin1-was子电池、第五隧穿结、garin1-rastp1-t子电池、第四隧穿结、gapin1-pasqp1-q子电池以及第三隧穿结中n型掺杂的n+-inp层；采用低温半导体直接键合技术，将gaas衬底上生长的结构与inp衬底上生长的结构无介质异质集成，形成具有级联结构的复合体；采用化学腐蚀的方法移除复合体中gaas衬底，获得级联晶格匹配六结太阳电池。
4、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：
5、(1)可更好地匹配太阳光谱中光子的能量分布与数量分布特征，实现对光子能量与数量的综合高效利用，具有极高的理论转化效率，在空间光谱下可达到38％以上，在地面光谱下可达到40％以上；(2)各个子电池均为晶格匹配外延生长制成，具有极高的材料质量，为理论转化效率的实现提供了坚实的基础；(3)可实现具有工程应用价值的大面积器件制造；(4)太阳电池在高转化效率的同时工作电流降低，有效减小了电池工作中的热阻效应，便于后续使用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，从上至下依次包括接触层、(AlzGa1-z)1-yInyP子电池、第一隧穿结、GauIn1-uAsvP1-v子电池、第二隧穿结、InxGa1-xAs子电池、第三隧穿结、GapIn1-pAsqP1-q子电池、第四隧穿结、GarIn1-rAstP1-t子电池、第五隧穿结、GawIn1-wAs子电池和InP衬底；
2.如权利要求1所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述n-InxGa1-xAs，掺杂为Si或Se，掺杂浓度为2×1018cm-3～5×1019cm-3；
3.如权利要求2所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述接触层的厚度为250nm～350nm，生长温度为600℃～700℃；
4.如权利要求1所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述(AlzGa1-z)1-yInyP子电池、所述GauIn1-uAsvP1-v子电池、所述InxGa1-xAs子电池中，各层材料具有相近的晶格常数，晶格常数为0.5653nm～0.5667nm；所述GapIn1-pAsqP1-q子电池、所述Gar
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的级联晶格匹配六结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的级联晶格匹配六结太阳电池的制备方法，其特征在于，在接触层依次生长n型掺杂的n-Al1-yaInyaP窗口层、n型掺杂的n-(AlzaGa1-za)1-ybInybP发射区层、p型掺杂的p-(AlzbGa1-zb)1-ybInybP基区层和p型掺杂的p-(AlzcGa1-zc)1-ybInybP背场层，得到(AlzGa1-z)1-yInyP子电池；
7.如权利要求5所述的级联晶格匹配六结太阳电池的制备方法，其特征在于，在InP衬底上依次生长p型掺杂的p-AljIn1-jAskP1-k背场层、p型掺杂的p-GawIn1-wAs基区层、n型掺杂的n-GawIn1-wAs发射区层和n型掺杂的n-InP窗口层，得到GawIn1-wAs子电池；
8.如权利要求5所述的级联晶格匹配六结太阳电池的制备方法，其特征在于，将GaAs衬底上生长的结构与InP衬底上生长的结构对接，采用低温半导体直接键合技术，使得GaAs衬底上的p型掺杂的p+-InxGa1-xAs层与InP衬底上的n型掺杂的n+-InP层无介质异质集成。
...【技术特征摘要】
1.级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，从上至下依次包括接触层、(alzga1-z)1-yinyp子电池、第一隧穿结、gauin1-uasvp1-v子电池、第二隧穿结、inxga1-xas子电池、第三隧穿结、gapin1-pasqp1-q子电池、第四隧穿结、garin1-rastp1-t子电池、第五隧穿结、gawin1-was子电池和inp衬底；
2.如权利要求1所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述n-inxga1-xas，掺杂为si或se，掺杂浓度为2×1018cm-3～5×1019cm-3；
3.如权利要求2所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述接触层的厚度为250nm～350nm，生长温度为600℃～700℃；
4.如权利要求1所述的级联晶格匹配六结太阳电池，其特征在于，所述(alzga1-z)1-yinyp子电池、所述gauin1-uasvp1-v子电池、所述inxga1-xas子电池中，各层材料具有相近的晶格常数，晶格常数为0.5653nm～0.5667nm；所述gapin1-pasqp1-q子电池、所述garin1-rastp1-t子电池、所述gawin1-was子电池中，各层材料具有相近的晶格常数，晶格常数为0.58...
【专利技术属性】
技术研发人员：李欣益，李戈，陆宏波，张玮，张建琴，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。