本发明专利技术公开了一种GaAs/GaInP双结太阳能电池，包括分子束外延生长的GaAs子电池、位于GaAs子电池上方的GaInP子电池以及位于所述GaAs子电池和GaInP子电池之间的隧道结，所述GaInP子电池包括形成于所述隧道结上的势垒层，所述势垒层为p+-AlInP/p+-GaInP双异质结结构。本发明专利技术还公开了一种双结太阳能电池的制作方法以及多结级联太阳能电池。本发明专利技术基于p+-AlInP/p+-GaInP双异质结结构对p型掺杂源Be的扩散的抑制，利用分子束外延生长方法，将常用的AlGaInP做势垒和背场的双结GaInP/GaAs太阳电池结构优化为p+-AlInP/p+-GaInP做势垒同时AlInP作为顶层电池的背场的双结GaInP/GaAs太阳电池结构。从而将抑制p型掺杂源的扩散，实现隧道结光电流密度的提高，有效提高双结太阳电池效率。
【技术实现步骤摘要】
本申请属于太阳能电池领域,特别是涉及一种GaAs/GalnP双结太阳能电池及其制作方法。
技术介绍
太阳能高效发电技术作为一种支撑我国国民经济可持续发展的新能源技术在最近颁布的国家中长期科学和技术发展规划中已被列为重点支持和优先发展的方向。相比于硅太阳电池，多结II1-V化合物半导体太阳电池以多种带隙宽度不同的半导体材料吸收与其带隙宽度相匹配的那部分太阳光，从而实现对太阳光的宽光谱吸收，目前双结电池的效率以极高超过了 30%，三结太阳电池效率已经超过了 40%。由于其体积小重量轻，在空间技术和军用充电设施中具有广泛应用。同时，高倍聚光型太阳电池系统在大规模的产业化应用也引起了广泛的重视。随着器件设计的优化和材料质量的提高，II1-V族化合物太阳电池的效率在不断提高。尤其是失配材料的生长和高倍聚光条件下的太阳电池效率不断提升。GaAs/GalnP双结电池由于其较高的转换效率和抗辐射性能，一直是空间太阳电池研究的热点。但是，GaAs/GalnP双结电池虽然用了很多新想法来提高效率，自1997年的15年间却一直保持30. 2%的最高效率。而从1. 42ev带隙的GaAs模型结果来看，I个太阳AML 5G下GaAs/GalnP双结电池效率有望达到36%的效率,这表明双结电池仍然有很大的提升空间。影响双结太阳电池效率的因素很多，比如器件结构设计，电极制作等。其中，作为连接不同吸收光谱能量子电池间的隧道结是最关键也是材料生长最困难的技术之一。在双结串联太阳电池中，由于子电池由P-η结组成，如果直接串联在一起，则由于pn结反偏而不导电，所以必须采用薄层高掺杂隧道二极管结将不同子电池串接起来。隧道结的性能直接影响到多结太阳电池的性能，要想获得高性能的太阳电池，隧道结的制作必须满足薄层高掺杂。只有当隧穿P-η结处于高掺杂的情况下，空穴和电子的费米能级分别进入P区和η区的价带和导带，才能导致其中扩散势垒宽度变小，外加偏压时能带发生倾斜，电子便可以从价带隧穿进入导带，产生隧穿电流。但高掺杂所导致的载流子向电池的扩散会降低电池效率。金属有机物气相外延(MOCVD)因适合大规模的材料生长，生长的材料质量高而成为比较普遍的材料生长模式，目前的II1-V高效太阳电池几乎全部由MOCVD所生长。MOCVD生长GaAs/GalnP双结太阳能电池中的隧道结通常用AlGaInP隧道结的势鱼，同时作为顶层GaInP的背场，用C做p型掺杂源，C扩散系数较小。MBE作为外延生长的重要方式之一，由于其独特的优势，成为基础研究的有效工具。然而，在MBE生长系统中，通常用Si和Be做η型和P型掺杂源。实验表明，Be在隧道结中的p+ -GaAs/p+-AlGaInP界面间存在严重的扩散问题。因此，在器件结构中，用AlGalInP做隧道结的势垒同时做GaInP顶层电池的背场的传统结构并不能实现良好的电池性能，不利于电池效率的提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种GaAs/GalnP双结太阳能电池及其制作方法，以抑制P型掺杂源的扩散，实现隧道结光电流密度的提高，有效提高双结太阳电池效率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案本申请公开了一种GaAs/GalnP双结太阳能电池，包括分子束外延生长的GaAs子电池、位于GaAs子电池上方的GaInP子电池以及位于所述GaAs子电池和GaInP子电池之间的隧道结，其中，所述GaInP子电池包括形成于所述隧道结上的势垒层，所述势垒层为P+-A1 InP/p+-GaInP双异质结结构。优选的，在上述GaAs/GalnP双结太阳能电池中，所述隧道结为p+GaAs/n+GaAs或者 p+AlGaAs/n+GalnP。优选的，在上述GaAs/GalnP双结太阳能电池中，所述GaAs子电池包括依次叠加的p+-GaInP背场层，p-GaAs基极，n+_GaAs发射极和n+_GaInP窗口层。优选的,在上述GaAs/GalnP双结太阳能电池中，所述GaInP子电池还包括依次形成于所述势鱼层上的P-GaInP基极、n+_GaInP发射极以及η-Α1ΙηΡ窗口层。相应的，本专利技术还公开了上述的双结太阳能电池的制作方法，，包括如下步骤1)通过分子束外延生长方法，在衬底上生长GaAs子电池；2)在GaAs子电池上生长隧道结；3)在隧道结上依次生长势垒层、GaInP子电池的基极、GaInP子电池的发射极以及窗口层。优选的，在上述双结太阳能电池的制作方法中，所述步骤(I)中，GaAs子电池的生长温度是580到640度，生长速率是O. 5mL/s到1. 3ML/s。优选的，在上述双结太阳能电池的制作方法中，所述步骤(3)中，所述势垒层的生长温度在480 530之间。优选的，在上述双结太阳能电池的制作方法中，所述分子束外延生长方法中，Be做P型掺杂源。本专利技术还公开了一种多结级联太阳能电池，包括分子束外延生长的第一子电池、位于第一子电池上方的第二子电池以及位于所述第一子电池和第二子电池之间的隧道结，其中，所述第二子电池包括形成于所述隧道结上的势垒层，所述势垒层为Ρ+_Α1ΙηΡ/p+-GaInP双异质结结构。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术提出一种p+-AlInP/p+_GaInP双异质结作隧道结势垒的双结GalnP/GaAs太阳电池的结构设计，基于p+-AlInP/p+_GaInP双异质结结构对P型掺杂源Be的扩散的抑制，利用分子束外延生长方法，将常用的AlGaInP做势垒和背场的双结GalnP/GaAs太阳电池结构优化为p+-AlInP/p+_GaInP做势垒同时Al InP作为顶层电池的背场的双结GalnP/GaAs太阳电池结构。从而将抑制P型掺杂源的扩散，实现隧道结光电流密度的提高，有效提高双结太阳电池效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术具体实施例中GaAs/GalnP双结太阳能电池的结构示意图。具体实施例方式在多结太阳电池中，隧道结用来连接上下不同带隙的电池。以双结太阳电池GaAs/GaInP为例，一般采用高掺杂p+GaAs/n+GaAs或者p+AlGaAs/n+GalnP作为连接上下电池的隧道结。传统结构一般在生长完隧道结之后，采用一个单层Al (Ga) InP作上电池的背场，同时也作为隧道结的势垒，用以防止高掺杂杂质向上下电池中的扩散。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法中，P型掺杂通常采用碳，碳扩散系数较小，因此杂质的扩散问题并不严重。但在分子束外延(MBE)生长系统中，一般采用Be做P型掺杂源，隧道结中重掺杂的p+-GaAs/p+-AlGaInP界面间存在严重的Be的扩散问题，从而降低器件性能。 有鉴于此，本专利技术实施例公开了一种GaAs/GalnP双结太阳能电池，包括分子束外延生长的GaAs子电池、位于GaAs子电池上方的GaInP子电池以及位于所述GaAs子电池和GaInP子电池之间的隧道结，所述GaInP子电池包括形成于所述隧道结上的势本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种GaAs/GaInP双结太阳能电池，包括分子束外延生长的GaAs子电池、位于GaAs子电池上方的GaInP子电池以及位于所述GaAs子电池和GaInP子电池之间的隧道结，其特征在于：所述GaInP子电池包括形成于所述隧道结上的势垒层，所述势垒层为p+?AlInP/p+?GaInP双异质结结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：代盼，陆书龙，何巍，季莲，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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