多结砷化镓太阳电池制造技术

本发明专利技术涉及一种多结砷化镓太阳电池，它包括主要由ＧａＩｎＰ构成的顶电池、主要由ＩｎＧａＡｓ构成的中电池和主要由Ｇｅ构成的底电池，在顶电池和中电池之间设有ＡｌＩｎＰ（ｐ＋）／ＡｌＧａＡｓ（ｐ＋＋）－ＧａＩｎＰ（ｎ＋＋）／ＡｌＩｎＰ（ｎ＋）或ＡｌＧａＩｎＰ（ｐ＋）／ＡｌＧａＡｓ（ｐ＋＋）－ＧａＩｎＰ（ｎ＋＋）／ＡｌＩｎＰ（ｎ＋）隧穿结连接结构。本发明专利技术的多结砷化镓太阳电池由于采用了以上隧穿结连接结构，不仅能够显著减少入射光的反射，改善中电池的电流密度，还可以提高三结电池的转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳电池，特别涉及一种多结砷化镓太阳电池。
技术介绍
GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池效率已经超过40 % ，是目前效率最高的太阳电池，成为人研究的热点之一。我们在研制GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池的过程中发现，在中电池InGaAs的吸收波段存在较强的驻波反射，减小了中电池的电流密度，进口 GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池同样存在这个问题。 现有技术典型的三结太阳电池的结构为顶电池为AlInP(n+，35nm， )/GalnP(n/p，520nm)/AlInP(p+，40nm);中电池为AllnP (n+， 50nm)/InGaAs (n/p， 3. 5 ii m) /AlGaAs (p+， lOOnm);底电池为GalnP (n+， lOOnm) /Ge (n+， lOOnm) /Ge (p+， 170 ii m);隧穿结为AlGaAs (p++)-GalnP (n++)和GaAs (p++)-GaAs (n++)。为了减少入射光的反射，进一步提高GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池的效率，我们分析了产生这个现象的原因GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池采用三个子电池分别吸收不同能量的入射光，子电池之间采用隧穿结(AlGaAs (p++)-GalnP (n++)和GaAs (p++)-GaAs (n++)连接，涉及到GalnP、 InGaAs、 AlInP、AlGaAs、 Al (Ga) InP、 GaAs等材料，由于这些材料的折射率不同，导致在电池中产生驻波效应，尤其在中电池的吸收区间产生强烈的驻波，增加了这一波段的反射，减少了太阳光进入电池，从而使中电池的产生电流减小，使GalnP/InGaAs/Ge三结太阳电池的效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种可以消弱多结砷化镓太阳电池中的驻波效应的多结砷化镓太阳电池。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种多结砷化镓太阳电池，包括主要由GalnP构成的顶电池、主要由InGaAs构成的中电池和主要由Ge构成的底电池，在顶电池和中电池以及中电池与底电池之间分别设有隧穿结连接结构，其特点是 所述的顶电池和中电池之间的隧穿结连接结构为AlInP(p+)/AlGaAs (p++) -GalnP (n++) /AllnP (n+)，其中AllnP (p+)为顶电池的背场，厚度为lOOnm 150nm ;AlInP(n+)为中电池的背场，厚度为lOOnm 150nm ; AlGaAs (p++)的厚度为10nm 15nm ;GalnP(rT)的厚度为10nm 15nm。 所述的顶电池和中电池之间的隧穿结连接结构还可以为AlGalnP(p+)/AlGaAs &++)-6&11^(11++)/^111^(11+)，其中AlGalnP(p+)为顶电池的背场，厚度为lOOnm 150nm ;AlInP(n+)为中电池的背场，厚度为lOOnm 150nm ; AlGaAs (p++)的厚度为10nm 15nm ;GalnP(rT)的厚度为10nm 15nm。 本专利技术的多结砷化镓太阳电池由于在顶电池和中电池之间采用了以上隧穿结连接结构，不仅能够显著减少入射光的反射，改善中电池的电流密度，还可以提高三结电池的转换效率。改进后中电池的短路电流增加了 0. 65mA/cm2 ;改进前效率为27. 1%，改进后效3率提高到27.8%。 附图说明 图1是本专利技术的多结砷化镓太阳电池的结构原理示意图； 图2是本专利技术中的隧穿结连接结构的结构原理示意图。 图3为对本专利技术的多结砷化镓太阳电池和现有技术电池分别采用反射光谱仪 CRAY5000测试得到的测试结果比较图。具体实施例方式参见图1、图2，本专利技术的多结砷化镓太阳电池，包括由AlInP(n+，35nm)/GalnP(n/ p，520nm)/AlInP(p+， 120nm)构成的顶电池1、由AlInP (n+， 120nm)/InGaAs (n/p， 3. 5 ii m) / AlGaAs (p+， 100nm)构成的中电池2和由GalnP (n+， 100nm) /Ge (n+， 100nm) /Ge (p+， 170 ii m) 构成的底电池3 ，在顶电池和中电池之间设有由Al InP (p+) /AlGaAs (p++) -GalnP (n++) / AlInP(n+)或八16&11^&+)/^16&八8&++)-6&11^(11++)/^111^(11+)构成的隧穿结连接结构4。 其中41表示AlInP(p+)或AlGalnP(p+)，为顶电池的背场，厚度为100nm 150nm ;44表示 AlInP(n+)，为中电池的背场，厚度为100nm 150nm ;42表示AlGaAs (p++)，厚度为lOnm 15nm ;43表示GalnP (n++)，厚度为lOnm 15nm。 (p+)表示p型掺杂，(n+)表示n型掺杂， (P++)表示。++重掺杂，(n++)表示11++重掺杂。在中电池和底电池之间设有隧穿结连接结构 5，该隧穿结连接结构5与现有技术相同，不作具体表述。 为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。 采用低压金属有机物化学气相沉积(MOVPE)设备(Model Aixtron 200-4)在p型 Ge衬底上生长GalnP/InGaAs/Ge三结叠层太阳电池。III族源分别为TMGa， TMA1， TMIn ;V 族源分别为SiH4和PH3 ;p型掺杂剂为SiH4 ;n型掺杂剂为DEZn和CC14 ;载气为H2，钯过滤 器在线纯化。 本专利技术的电池结构顶电池为AllnP (n+， 35nm) /GalnP (n/p， 520nm) /AllnP (p+， 120nm);中电池为AllnP (n+， 120nm) /InGaAs (n/p， 3. 5 ii m) /AlGaAs (p+， lOOnm);底电池为 GalnP (n+， lOOnm) /Ge (n+， lOOnm) /Ge (p+， 170 y m);顶电池和中电池之间的隧穿结连接结构 为Al InP (p+) /AlGaAs (p++) -GalnP (n++) /Al InP (n+)或AlGalnP (p+) /AlGaAs (p++) -GalnP (n++) / AllnP(n+)。 主要后生长技术包括光刻、蒸发、选择性腐蚀、热退火等。背面电极为PdAg，正面 电极为AuGeNi/Au。双层减反射膜Ti02/Si02。采用Spectrolab x_25模拟器作为AMO光 源，测量电池样品的光伏性能。采用Spectrolab的GaInP2/GaAS叠层电池样品作为参考电 池，标定光源(135. 3mW/cm2)。采用反射光谱仪CRAY5000测试电池的反射光谱。 图3是对本专利技术的多结砷化镓太阳电池和现有技术电池分别采用反射光谱仪 CRAY5000测试得到的测试结果比较图。图中实线所示为本专利技术的多结砷化镓太阳电池对不 同波长的反射率，圈线所示为现有技术典型多结砷化镓太阳电池对不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多结砷化镓太阳电池，包括主要由ＧａＩｎＰ构成的顶电池、主要由ＩｎＧａＡｓ构成的中电池和主要由Ｇｅ构成的底电池，在顶电池和中电池以及中电池与底电池之间分别设有隧穿结连接结构，其特征在于：所述的顶电池和中电池之间的隧穿结连接结构为ＡｌＩｎＰ（ｐ↑［＋］）／ＡｌＧａＡｓ（ｐ↑［＋＋］）－ＧａＩｎＰ（ｎ↑［＋＋］）／ＡｌＩｎＰ（ｎ↑［＋］），其中ＡｌＩｎＰ（ｐ↑［＋］）为顶电池的背场，厚度为１００ｎｍ～１５０ｎｍ；ＡｌＩｎＰ（ｎ↑［＋］）为中电池的背场，厚度为１００ｎｍ～１５０ｎｍ；ＡｌＧａＡｓ（ｐ↑［＋＋］）的厚度为１０ｎｍ～１５ｎｍ；ＧａＩｎＰ（ｎ↑［＋＋］）的厚度为１０ｎｍ～１５ｎｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮兴，陈鸣波，张玮，李红波，池卫英，余甜甜，张梦炎，陆剑锋，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，上海太阳能工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]