一种多结太阳能电池制造技术

本技术提供了一种多结太阳能电池，其至少一子电池包括沿第一方向依次设置的背场层、基区、发射区以及窗口层；且在该所述子电池中，除所述基区和发射区以外的至少一区域具有掺杂剂；同时，在该所述子电池和与其相邻的隧穿结之间还设有间隔层。基于上述结构，通过在除所述基区和发射区以外的至少一区域型层掺杂，可提高该区域的带隙、有效发挥光生载流子的反射作用、提高载流子的收集效率。同时，通过间隔层可有效阻挡所述掺杂剂扩散至隧穿结，从而避免所述掺杂剂对所述隧穿结的掺杂影响。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能电池，尤其涉及一种多结太阳能电池。

技术介绍

1、太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。iii-v族化合物半导体太阳能电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源。

2、在太阳能电池领域，如何实现对太阳全光谱的充分吸收和提高光生载流子的产生效率,一直是提高太阳能电池效率的核心关键问题。目前的太阳能电池结构设计大多选用技术较为成熟的gainp/ingaas/ge晶格匹配型三结电池，该材料体系在一个太阳下目前达到的最高转换效率为32-33％。gainp/ingaas/ge晶格匹配结构的三结电池中，顶电池的背场层一般选用zn掺杂的algainp，其具有较小的入射能量损失，同时可以有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子收集效率。

3、然而，对于algainp材料，al组分越高，zn的掺杂效率越低；低掺杂会导致较高电阻率，特别对于聚光应用，高电阻率的背场层会导致较大的转换效率损失。其次，由于顶电池的algainp背场层下方是由厚度较薄的p型层和n型层重掺所构成的隧穿结，且algainp背场层中的zn掺杂剂扩散系数大，因此，掺杂剂zn容易扩散到隧穿结n型层进而影响隧穿结的n型掺杂。最后，由于太阳电池的芯片制程需要进行湿法刻蚀，且砷化物和磷化物采用不同的化学溶液来进行湿法刻蚀，然而隧穿结的厚度较薄，难以抵抗磷化物刻蚀剂，影响刻蚀效果。

4、有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种多结太阳能电池，本案由此产生。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种多结太阳能电池，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了多结太阳能电池的性能。

2、为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：

3、一种多结太阳能电池，包括：

4、多结子电池以及位于相邻两结子电池之间的隧穿结；所述隧穿结包括沿第一方向依次层叠的n型层和p型层；

5、其中，至少一子电池包括沿第一方向依次设置的背场层、基区、发射区以及窗口层；且在该所述子电池中，除所述基区和发射区以外的至少一区域具有掺杂剂；同时，在该所述子电池和与其相邻的隧穿结之间还设有间隔层；其中，所述第一方向垂直于底电池并由所述底电池指向所述顶电池。

6、优选地，所述多结子电池包括依次层叠设置的底电池、中间电池和顶电池。

7、优选地，所述顶电池具有所述掺杂剂。优选地，所述掺杂剂设置于所述顶电池的背场层内，且所述间隔层的势垒高度不小于与其相邻的p型层的势垒高度。

8、优选地，在与所述底电池相邻的隧穿结表面还设有dbr反射层。

9、优选地，所述多结太阳能电池为三结太阳能电池，所述多结子电池包括依次层叠设置的ge底电池、ingaas中间电池和gainp顶电池；

10、或，所述多结太阳能电池为四结太阳能电池，所述多结子电池包括依次层叠设置的ge底电池、ingaas中间电池、alingaas中间电池和gainp顶电池。

11、优选地，在所述gainp顶电池中，所述背场层包括algainp背场层，所述基区包括p型algainp基区或p型gainp基区，所述发射区包括n型algainp发射区或n型gainp发射区，所述窗口层包括alinp窗口层或algainp窗口层。

12、优选地，所述掺杂剂包括zn。

13、优选地，所述间隔层包括alygaas间隔层，与其相邻的p型层包括p型alxgaas层，且y≥x。

14、优选地，所述alygaas间隔层具有c掺杂。

15、优选地，所述alygaas间隔层的厚度为：20-100nm，包括端点值；所述alygaas间隔层的c掺杂浓度取值范围为1e18～1e20，包括端点值。

16、优选地，所述n型层包括gainp层。

17、经由上述的技术方案可知，本技术提供的多结太阳能电池，其至少一子电池包括沿第一方向依次设置的背场层、基区、发射区以及窗口层；且在该所述子电池中，除所述基区和发射区以外的至少一区域具有掺杂剂；同时，在该所述子电池和与其相邻的隧穿结之间还设有间隔层。基于上述结构，通过在除所述基区和发射区以外的至少一区域型层掺杂，可提高该区域的带隙、有效发挥光生载流子的反射作用、提高载流子的收集效率。同时，通过间隔层可有效阻挡所述掺杂剂扩散至隧穿结，从而避免所述掺杂剂对所述隧穿结的掺杂影响。

18、进一步地，所述多结子电池包括依次层叠设置的底电池、中间电池和顶电池；所述顶电池具有所述掺杂剂；所述掺杂剂设置于所述顶电池的背场层内，且所述间隔层的势垒高度不小于与其相邻的p型层的势垒高度。基于此，在实现上述有益效果的同时，通过间隔层增加势垒改善了隧穿结效果，提高隧穿电流，也可以优化所述顶电池的少子反射效果，提高载流子收集效率。

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【技术保护点】

1.一种多结太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述顶电池具有所述掺杂剂。

3.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述掺杂剂设置于所述顶电池的背场层内，且所述间隔层的势垒高度不小于与其相邻的P型层的势垒高度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述多结太阳能电池为三结太阳能电池，所述多结子电池包括依次层叠设置的Ge底电池、I nGaAs中间电池和Ga I nP顶电池；

5.根据权利要求4所述的多结太阳能电池，其特征在于，在所述Ga I nP顶电池中，所述背场层包括AlGaInP背场层，所述基区包括P型AlGaInP基区或P型Ga I nP基区，所述发射区包括N型Al Ga I nP发射区或N型Ga I nP发射区，所述窗口层包括AlInP窗口层或AlGaI nP窗口层。

【技术特征摘要】

1.一种多结太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述顶电池具有所述掺杂剂。

3.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述掺杂剂设置于所述顶电池的背场层内，且所述间隔层的势垒高度不小于与其相邻的p型层的势垒高度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述多结太阳能电池为三结太阳能电池，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴真龙，张策，陈阳雨，孙敬伍，周富强，
申请(专利权)人：江西乾照半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：