太阳能电池包含基板；缓冲层位于基板之上；ＳｉｘＧｅ（１－ｘ）底电池位于缓冲层之上；第一穿隧层位于ＳｉｘＧｅ（１－ｘ）底电池之上；ＧａＮｙＡｓ（１－ｙ）中间电池位于第一穿隧层之上；第二穿隧层位于ＧａＮｙＡｓ（１－ｙ）中间电池之上；ＧａｚＩｎ（１－ｚ）Ｐ顶电池位于第二穿隧层之上；以及接触层位于ＧａｚＩｎ（１－ｚ）Ｐ顶电池之上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于太阳能电池，尤其关于高效率的太阳能电池。
技术介绍
光电元件包含许多种类，例如发光二极管(Light-emitting Diode ;LED)、太阳能 电池(Solar Cell)或光电二极管(Photo Diode)等。由于石化能源短缺，且人们对环保重要性的认知提高，因此人们近年来不断地积 极研发替代能源与再生能源的相关技术，其中以太阳能电池最受瞩目。主要是因为太阳能 电池可直接将太阳能转换成电能，且发电过程中不会产生二氧化碳或氮化物等有害物质， 不会对环境造成污染。太阳能电池中又以InGaP/GaAs/Ge的三接面太阳能电池最具发展潜 力。然而InGaP/GaAs/Ge的三接面太阳能电池的能量转换效率尚未达到最佳值，其原因之 一是InGaPjaAs和Ge的半导体能隙组合无法达到电流匹配。例如InGaP顶电池的能隙约 为1. 85eV，产生的电流约为18mA/cm2 20mA/cm2，GaAs中间电池的能隙约为1. 4(^eV，产生 的电流约为14mA/cm2 16mA/cm2。而Ge底电池的能隙较小，约为0. 67eV，会产生较大的电 流，约为^mA/cm2 30mA/cm2，与InGaP顶电池GaAs中间电池产生的电流差距较大，因此 产生电流电压的损失，降低太阳电池的能量转换效率。上述如太阳能电池等的光电元件可包含基板及电极，可进一步地以基板经由焊块 或胶材与基座连接，而形成发光装置或吸光装置。另外，基座还具有至少一电路，经由导电 结构，例如金属线，电连接光电元件的电极。
技术实现思路
太阳能电池至少包含基板；缓冲层位于基板之上；SixGe(1_x)底电池位于缓冲层上， 其中0. 005 < χ < 0. 065 ；第一穿隧层位于SixGe(1_x)底电池之上；GaNyAs(1_y)中间电池位 于第一穿隧层之上，其中0. 002 < y < 0.02 ；第二穿隧层位于GaNyAs(1_y)中间电池之上； GazIn(1_z)P顶电池位于第二穿隧层之上，其中0. 52 < ζ < 0. 57 ；以及接触层位于(}aJna_z)P 顶电池之上。附图说明附图用以促进对本专利技术的理解，是本说明书的一部分。附图的实施例配合实施方 式的说明以解释本专利技术的原理。图1为依据本专利技术的实施例的剖面图。图2为材料的晶格常数与能隙的示意图。图3为依据本专利技术的实施例的效率示意图。主要元件符号说明1:太阳能电池10:基板11 缓冲层12 :SixGe(1_x)底电池13:第一穿隧层14 :GaNyAs(1_y)中间电池15:第二穿隧层16顶电池17:接触层实施方式本专利技术的实施例会被详细地描述，并且绘制于附图中，相同或类似的部分会以相 同的号码在各附图以及说明出现。如图1所示，太阳能电池1至少包含基板10 ；缓冲层11位于基板10之上；SixGe(1_x) 底电池12位于缓冲层11之上，其中χ为实数，范围为0 < χ < 1，较佳为0. 005 <x< 0. 065 ； 第一穿隧层13位于SixGe(1_x)底电池12之上；GaNyAS(1_y)中间电池14位于第一穿隧层13 之上，其中y为实数，范围为0 < y < 1，较佳为0. 002 < y < 0. 02 ；第二穿隧层15位于 GaNyAs(1_y)中间电池14之上；顶电池16位于第二穿隧层15之上，其中ζ为实数， 范围为0 < ζ < 1，较佳为0. 52 < ζ < 0. 57 ；以及接触层17位于6ειζΙηα_ζ)Ρ顶电池16之 上。一般Ge底电池的能隙较小，所以产生的电流较大，与其上的中间电池或顶电池 所产生的电流不匹配。本实施例采用SixGe(1_x)底电池12提高底电池的能隙，使底电池 产生的电流能与中间电池或顶电池所产生的电流匹配。Douglas J Paul于Advanced Materials，11 (3)，p. 191-204 中曾提供计算 SixGe(1_x)能隙的公式，F. Μ. Bulfer 等人于 Journal Applied Physics, Vol. 84，No. 10，p. 5597 所提的论文中曾提供计算 SixGe(1_x)晶 格常数的公式，此两文献都援引为本申请的一部分。藉由公式&00 = 0. 74+1. 27x, a0(x) =5. 6500996-0. 2239666x+0. 01967x2，其中&代表能隙，a0代表晶格常数，χ为实数，代表 SixGe(1_χ)中Si的含量。以χ为0.04为例，得知Siatl4Geai36底电池的能隙约为0.791eV， 晶格常数约为5.641A。由图2得出GaN_92A 99(l8中间电池的晶格常数约为5.641A，与 Siaci4Geai36底电池的晶格常数相匹配。另外，李世昌于国立交通大学电子物理系所提GaNAs 材料磊晶成长与AlAs湿气化膜的研究的论文中提供计算GaNyASa_y)能隙的公式，此文献援 引为本申请的一部分。藉由公式^⑷=1.424-15. 7y+216y2得出GaNaQ(192AS(1.99(18中间电池 的能隙约为1. 298eV，y为实数，代表GaNyAS(1_y)中N的含量。同样经由图2得出Giia 544In456P 顶电池的晶格常数与Siatl4Gqi36底电池和GaNacitl92Aiia99ci8中间电池的晶格常数相匹配。再 者，Prasanta Kumar Basu 于 Theory of optical processes in semiconductors :bulk and microstructures, tbl. 4. 2，p. 67中提供计算&ιζΙηα_ζ)Ρ能隙的公式，此文献援引为本 申请的一部分。藉由公式Eg(Z) = 1. 35+0. 643ζ+0. 786ζ2得出GEia54Jn456P顶电池的能隙约 为1. 847eV，z为实数，代表(^ζΙηα_ζ)Ρ中( 的含量。本实施例的各电池之间的能隙差距较 小，晶格常数较匹配，依序从Siatl4Geai36底电池到G^l54Jn456P顶电池所产生的电流亦较匹 配，分别约为19. 21mA/cm2U7. 92mA/cm2与17. 92mA/cm2,因此能量转换效率提高，如图3所示。由图3可知，当SixGe(1_x)底电池12中Si含量增加，太阳能电池的能量转换效率会提升。当Si含量比例为4%时，能量转换效率最大，约为43. M%。基板10用以支撑位于其上的电池结构，可导电或导热，其材料可为导电材质，例 如为硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锗化硅(SiGe)或碳化硅(SiC)。缓冲层 11用以降低SixGe(1_x)底电池12与基板10之间晶格常数的差距，降低应力或应变，其材料 例如为SiuGea_u)或InuGa(1_u)P。第一穿隧层13与第二穿隧层15用以连结SixGea_x)底电池 12,GaNyAs(1_y)中间电池14与顶电池16并可传送电流，其材料例如为GaAsuN(1_u)、 In本文档来自技高网...
【技术保护点】
多接面太阳能电池，包含：Ｓｉ↓［ｘ］Ｇｅ↓［（１－ｘ）］底电池，其中ｘ为实数，且０＜ｘ＜１；ＧａＮ↓［ｙ］Ａｓ↓［（１－ｙ）］中间电池，位于该Ｓｉ↓［ｘ］Ｇｅ↓［（１－ｘ）］底电池之上，其中ｙ为实数，且０＜ｙ＜１；以及Ｇａ↓［ｚ］Ｉｎ↓［（１－ｚ）］Ｐ顶电池，位于该ＧａＮ↓［ｙ］Ａｓ↓［（１－ｙ）］中间电池之上，其中ｚ为实数，且０＜ｚ＜１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李世昌，林义杰，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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