本发明专利技术涉及一种InGaN/Si双结太阳能电池，包括n-Si衬底，其上面依次有AlN成核层、GaN缓冲层、n-InxGa1-xN层、p-InxGa1-xN层、正电极，其特点是：成核层和衬底之间有p-Si层，与n-Si衬底形成Si底电池；p-InxGa1-xN层上面蒸镀有半透明电流扩展层；负电极蒸镀于n-Si衬底下面。本发明专利技术由于在n-Si衬底和AlN成核层之间形成了p-Si层，与n-Si衬底形成了Si底电池，易于制备、电池的总转换效率高；通过蒸镀半透明电流扩展层，抗辐射能力强，电池的使用寿命长；负电极蒸镀于n-Si衬底下面，简化了工艺，降低了成本，还可当反射镜使用，进一步提高了电池的总转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳电池
，特别是涉及一种InGaN/Si双结太阳能电池。
技术介绍
目前公知的能源都是不可再生的，经过多年的开采之后，这些能源的储量都在一天天地减少，而且使用后会造成严重的环境问题，于是人们对太阳能这种取之不尽用之不竭的绿色能源越来越重视，长期以来，都在孜孜不倦地寻找太阳能高转换效率的材料。近年来，以GaN及InGaN，AlGaN为代表的第三代半导体材料——III族氮化物是人们研究的热点，它主要应用于光电器件和高温、高频、大功率器件。2002年的研究结果表明，InN的禁带宽度不是之前报道的I. 89eV而是0. 7eV，这就意味着通过调节InGaN材料中In组分，可使其禁带宽度从3. 4eV (GaN)到0. 7eV (InN)连续可调，也就是其对应吸收光谱的波长从紫外部分(365nm)可以一直延伸到近红外部分(1770nm)，几乎完整地覆盖了整个太阳光谱，除 此之外，还有吸收系数高、电子迁移率高、抗辐射能力强等优点，于是InGaN材料在太阳能电池领域中的应用引起了人们的密切关注。蓝宝石和碳化硅衬底是目前生长InGaN使用最多的材料，使用蓝宝石衬底的制备工艺已经很成熟了，但是其硬度高、导电及导热差，限制了 InGaN器件的性能；碳化硅衬底相比蓝宝石衬底具有更优良的性能，但其价格昂贵，限制了它的应用；而硅衬底不仅硬度和价格低，而且具有易解理、易得到大面积高质量商业化衬底以及硅基器件易于集成，带隙为I.12eV等优点，被认为是最有希望取代以上两种衬底生长InGaN的一种理想材料，但是硅衬底存在晶格失配和热膨胀失配的问题。经过检索发现，人们开始研究如何采用Si衬底生长InGaN材料制备太阳能电池，并克服晶格失配和热膨胀失配的问题。如申请号为200810240351. 4，名称为“p-i-n型InGaN量子点太阳能电池结构及其制作方法”的专利技术专利，结构包括一衬底，其上依次为低温風化嫁成核层、非有思惨杂風化嫁缓冲层、n型惨杂InxGa1-JiN层、非惨杂i层InyGa1-JfN星子点结构和P型掺杂InxGa1J层；申请号为201110300096. X，名称为“含有超晶格结构的p-i-n型InGaN太阳电池”的专利技术专利，结构包括一衬底，其上依次为高温AlN成核层、非有意掺杂氮化镓缓冲层、n型掺杂GaN层、InGaN/GaN超晶格和p型掺杂GaN层，而且p型GaN层表面有Ni/Au电极，n型GaN层表面有Al/Au电极。上述检索到的专利均采用Si作为衬底制备InGaN系太阳能电池，解决了晶格失配和热膨胀失配的问题，但由于增加了外延工艺的复杂度，降低了电池的总转换效率，提高了生产成本。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种易于制备、总转换效率高、抗辐射能力强、使用寿命长，并且生产成本低的一种InGaN/Si双结太阳能电池。本专利技术InGaN/Si双结太阳能电池采用如下技术方案一种InGaN/Si双结太阳能电池，包括n_Si衬底，n_Si衬底上面自下至上依次有AlN成核层、GaN缓冲层、Si掺杂的n-InxGai_xN层、Mg掺杂的p-InxGai_xN层和正电极，其特点是所述AlN成核层和n-Si衬底之间制有p-Si层，p-Si层与n-Si衬底形成Si底电池；所述Mg掺杂的P-InxGahN层上面蒸镀有半透明电流扩展层；负电极蒸镀于n_Si衬底的下面。本专利技术InGaN/Si双结太阳能电池还可以采用如下技术措施所述的半透明电流扩展层为ITO薄膜；半透明电流扩展层上光刻出正电极区域，半透明电流扩展层的其余部分被光刻胶保护形成保护区；所述正电极蒸镀于正电极区域。所述的正电极为自下至上蒸镀成一体、厚度为20nm/60nm的Ni/Au电极。所述的负电极为自上至下蒸镀成一体、厚度为15nm/15nm/400nm的Ti/Pd/Ag电极。所述的正电极区域的深度为50_100nm。本专利技术具有的优点和积极效果I、本专利技术采用n-Si衬底，通过生长AlN成核层时Al原子的扩散，在n_Si衬底和AlN成核层之间形成了 p-Si层,p-Si层与n-Si衬底形成了 Si底电池,不仅易于制备,而且制备成电池的总转换效率高；2、本专利技术通过蒸镀半透明电流扩展层，加强了正电极对载流子的收集，提高了电池的抗辐射能力，延长了电池的使用寿命；3、本专利技术由于在n-Si衬底的下面直接蒸镀负电极，简化了工艺，降低了成本，并且这样蒸镀的负电极还可以当做反射镜使用，进一步提高了电池的总转换效率。附图说明图I是本专利技术InGaN/Si双结太阳能电池结构示意图；图2为在图I中半透明电流扩展层上光刻出的正电极区域和保护区。图中，I-n-Si衬底,2-p-Si 层，3-A1N 成核层，4-GaN 缓冲层,5-n_InxGahN 层，B-P-InxGa1^xN层，7-半透明电流扩展层，8-正电极，9-负电极，10-正电极区域，11-保护区。 具体实施例方式为能进一步公开本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例并结合附图进行详细说明如下InGaN/Si双结太阳能电池，包括n_Si衬底，n_Si衬底上面自下至上依次有AlN成核层、GaN缓冲层、Si惨杂的n_InGaN层、Mg惨杂的P-InxGahN层和正电极。本专利技术的创新点是所述AlN成核层和n-Si衬底之间制有p-Si层，p_Si层与n-Si衬底形成Si底电池；所述Mg掺杂的P-InxGahN层上面蒸镀有ITO薄膜作为半透明电流扩展层，半透明电流扩展层上光刻出正电极区域，半透明电流扩展层的其余部分被光刻胶保护形成保护区；所述正电极蒸镀于正电极区域，正电极为自下至上蒸镀成一体、厚度为20nm/60nm的Ni/Au电极；负电极蒸镀于n_Si衬底的下面,负电极为自上至下蒸镀成一体、厚度为 15nm/15nm/400nm 的 Ti/Pd/Ag。实施例参照附图I-图2，对本专利技术InGaN/Si双结太阳能电池的制作过程进行描述步骤I、选用超声清洗后的n-Si作为衬底；步骤2、采用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)Jf n_Si衬底I置于反应室中，通入TMAl流量30mL/min和NH3流量3L/min，在600°C条件，Al原子开始扩散到n_Si层中替代Si原子，形成表面高掺杂，然后升温至1000°C，Al原子进一步扩散，与n-Si衬底形成结深0. Ium的p-Si层2，p-Si层上面生长出60nm厚的AlN成核层3 ;其中p-Si层和n_Si层即构成了 Si底电池，不仅易于制备，而且制备成电池的总转换效率可达到30%以上；步骤3、采用金属有机化学气相沉积技术在AlN成核层上生长GaN缓冲层4，生长温度为1000 C，厚度为I U m，本层可减少外延层的缺陷'度，从而提闻晶体质星;；步骤4、在GaN缓冲层上生长Si掺杂的Ii-InxGa^N层5，生长温度为1000°C，其中X为0. 46，掺杂浓度5 X 1018，厚度200nm，保证了光的吸收以及空穴的扩散； 步骤5、在n-InxGai_xN层上生长Mg掺杂的p-InxGai_xN层6，生长温度为1000°C，其中X为0. 46，掺杂浓度5 X 1018，厚度范围为lOOnm，可提供足够的电荷，以及合适的顶部金属接触条件；步骤6、在P-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种InGaN/Si双结太阳能电池，包括n？Si衬底，n？Si衬底上面自下至上依次有AlN成核层、GaN缓冲层、Si掺杂的n？InxGa1？xN层、Mg掺杂的p？InxGa1？xN层和正电极负电极，其特征在于：所述AlN成核层和n？Si衬底之间制有p？Si层，p？Si层与n？Si衬底形成Si底电池；所述Mg掺杂的p？InxGa1？xN层上面蒸镀有半透明电流扩展层；负电极蒸镀于n？Si衬底的下面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张启明，王帅，高鹏，王保民，刘如彬，孙强，穆杰，
申请(专利权)人：天津蓝天太阳科技有限公司，中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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