一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池及其制作方法技术

技术编号:46445155 阅读:6 留言:0更新日期:2025-09-19 20:46
本发明专利技术公开了一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池及其制作方法,属于半导体光伏技术领域,旨在解决量子点电池应力大、缺陷多、且电压与电流难以兼顾的问题。其核心技术方案为:在中电池基区,于一个In组分梯度递减的InGaAs量子点基区上方,生长一层GaAsP应力补偿层。梯度量子点用于增强长波吸收以提升短路电流;GaAsP层则利用其宽禁带特性提升开路电压,其厚度被精确控制,以其引入的张应力平衡量子点区的压应力。该应力平衡设计大幅降低了材料缺陷,改善了晶体质量,最终在高可靠性的基础上实现了短路电流与开路电压的同步提升,显著提高了电池的整体效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体光伏,尤其涉及一种高效、高可靠性的三结砷化镓(gaas)太阳电池,具体为一种具有量子点应力补偿结构的三结gaas太阳电池及其制作方法。


技术介绍

1、砷化镓(gaas)太阳电池因其优异的光电转换效率和出色的辐照稳定性,已广泛应用于航空航天等领域的空间电源系统。然而,传统的gaas太阳电池的性能受限于其固有的材料带隙(约1.42ev),这限制了其对太阳光谱中长波段光子的吸收能力。

2、为突破此限制,研究者普遍采用在电池基区(base region)中引入铟砷(inas)量子点结构的方法,利用量子点的量子尺寸效应来吸收能量较低的长波段光子,从而提升电池的短路电流密度。尽管如此,传统的量子点太阳电池设计仍存在以下一系列技术难题:

3、1、应力积累严重:inas与gaas之间存在高达7%的晶格失配。在异质外延生长过程中,这种巨大的失配会导致严重的应变能积累,极易在材料中生成位错、穿晶缺陷等晶体缺陷,反而会严重降低少数载流子寿命和扩散长度,影响电池性能。

4、2、载流子复合增强:量子点在能带结构上形成势阱,虽然本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其依次层叠设置有底电池、中电池和顶电池,所述中电池和底电池之间通过中底隧穿结连接,所述顶电池和中电池之间通过中顶隧穿结连接,其特征在于,所述中电池的基区包括:

2.根据权利要求1所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:所述InGaAs量子点基区中,沿外延生长方向厚度为处的In摩尔组分满足以下关系式:

3.根据权利要求2所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:所述初始In摩尔组分的范围为5%至15%,所述曲率调节因子的取值范围为2至4。

4.根据权利要求1所述的一种具有量子点...

【技术特征摘要】

1.一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其依次层叠设置有底电池、中电池和顶电池,所述中电池和底电池之间通过中底隧穿结连接,所述顶电池和中电池之间通过中顶隧穿结连接,其特征在于,所述中电池的基区包括:

2.根据权利要求1所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:所述ingaas量子点基区中,沿外延生长方向厚度为处的in摩尔组分满足以下关系式:

3.根据权利要求2所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:所述初始in摩尔组分的范围为5%至15%,所述曲率调节因子的取值范围为2至4。

4.根据权利要求1所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:所述gaasp体材料基区为gaas(1-y)py,其中p的摩尔组分y的范围为5%至25%。

5.根据权利要求4所述的一种具有量子点结构的三结砷化镓太阳电池,其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐培强吴怡君刘文华刘芬陈晨袁阳洋
申请(专利权)人:江西科技学院
类型:发明
国别省市:

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