本发明专利技术涉及一种双面外延生长GaAs三结太阳能电池的制备方法，包括在GaAs衬底一面依次外延生长GaAs缓冲层Inx(AlyGa1-y)1-xAs渐变层和第一结InxGa1-xAs电池；在GaAs衬底另一面依次外延生长GaAs缓冲层、第一隧穿结、第二结GaAs电池、第二隧穿结、第三结GaInP电池、GaAs帽层。本发明专利技术通过翻转GaAs衬底进行双面外延生长，既实现了隔离晶格失配产生的位错对生长在衬底反面的第二结电池和第三结电池的影响，提高了电池光电转换效率，保证了电池性能的稳定，简化了电池制作工艺、降低了电池制作成本，提高了电池的生产效率，易于实现规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池
，特别是涉及一种。
技术介绍
太阳能电池中，光电转换效率的提高始终是人们不断追求的目标。目前光电转换效率已达到的41. 6%的标准InGaP/GaAs/Ge三结太阳能电池技术已经不能满足于人们的进一步需求。为了使太阳能电池的光电转换效率获得进一步提升，人们在标准InGaP/GaAs/Ge 三结太阳能电池基础上不断进行技术开发。经研究发现，II1-V太阳能电池的反向外延生长已成为目前又一种提高光电转换效率的重要技术，即通过一个二次层转移的支撑物，采用晶圆键合和衬底剥离等技术将晶格失配的InGaAs底电池替代Ge底电池，完成反向外延生长II1-V太阳能电池的制作。这种反向外延生长技术使晶格失配产生的微区缺陷向上层延展，避免了晶格失配产生的位错对其他结电池的影响，保证了最先外延生长的晶格匹配顶电池和中间电池完美外延生长，从而使太阳能电池的光电转换效率获得进一步提升。但是，由于反向外延生长的太阳能电池技术不仅需要一个二次层转移的支撑物，而且采用的晶圆键合和薄膜衬底剥离技术均属于非标准的πι-v族太阳能电池的制程，这些非标准的 II1-V族太阳能电池制程无法与标准InGaP/GaAs/Ge三结太阳能电池兼容，导致电池性能不稳定，并降低了太阳能电池的生产效率，增加了电池的制作成本，在可行性方面不容易实现。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种光电转换效率高、制备成的电池性能稳定，工艺简单、制作成本低、生产效率高，易于实现规模生产的双面外延生长 GaAs三结太阳能电池的制备方法。 本专利技术包括如下技术方案，其特点是包括以下制备步骤步骤1、选用厚度为500-800微米的GaAs片作为GaAs衬底；步骤2、准备好MOCVD设备，将步骤I中的GaAs衬底一面向上置入MOCVD操作室内，生长温度设置为500°C -800°C，在GaAs衬底上面依次外延生长η型掺杂的GaAs缓冲层、 η型掺杂的Inx (AlyGa1Us渐变层和第一结InxGai_xAS电池；步骤3、将MOCVD操作室内的GaAs衬底翻转180°，生长温度为500°C -800°C，在 GaAs衬底上面依次外延生长η型掺杂的GaAs缓冲层、第一隧穿结、第二结GaAs电池、第二隧穿结、第三结GaInP电池、η型掺杂的GaAs帽层；步骤4、最后按照标准电池的封装工艺制备成双面外延生长的GaAs三结太阳能电池。本专利技术还可以采用如下技术措施所述步骤I中GaAs衬底为掺杂浓度I X IO17-1 X 1018cm_3、厚度为600微米的η型 GaAs片；所述步骤2和步骤3中MOCVD操作室内的生长温度均为500°C、600°C或800°C。所述步骤2中，GaAs缓冲层的掺杂浓度为I X IO17-1 X 1018cnT3，厚度为O. 1-0. 3 微米；Inx(AlyGa1JhAs渐变层中，O. 03 ^ x ^ O. 3,0. 5彡y彡O. 7，掺杂浓度为 I X IO17-1 X IO1W3,厚度为 2-5 μ m ;第一结 InxGa1^xAs 电池，包括 p 型掺杂的 InxGa1^xAs 帽层、P型掺杂的Inx(AlyGa1I)1IAs背场层、p型掺杂的InxGahAs基区、η型掺杂的InxGapxAs 发射区和η型掺杂的Inx(AlyGah)^xAs窗口层；O. 3彡χ彡O. 5，O. 5彡y彡O. 7 ;所述 Inx(AlyGa1^y) ^xAs 窗口层的掺杂浓度 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 100_300nm ;所述 InxGahAs 发射区的掺杂浓度I X IO17-1 X 1019cm_3,厚度200-400nm ;所述InxGa1^xAs基区的掺杂浓度 I X IO16-1 X IO1W3,厚度 1500-2000nm ；所述 Inx (AlyGa1^y) ^xAs 背场层的掺杂浓度 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 100-200nm ;所述 InxGa1^xAs 帽层的掺杂浓度 I X IO18-1 X IO1W3, 厚度500-800nm;所述步骤3中，GaAs缓冲层的掺杂浓度为I X IO17-1 X 1018Cm_3，厚度为 O. 1-0. 3微米；第一隧穿结，包括η型掺杂的GaAs层和P型掺杂的Ala4Gaa6As层；所述 GaAs层的掺杂浓度为I X IO18-1 X IO20Cm-3,厚度IOnm-1OOnm ;所述Ala4Gaa6As层的掺杂浓度为 I X IO18-1 X 1020cm_3，厚度 IOnm-1OOnm ;第二结 GaAs 电池，包括 p 型掺杂的 AlxGa1^xAs 背场层、P型掺杂的GaAs基区、η型掺杂的GaAs发射区、η型掺杂的AlxGahAs窗口层； O. 3彡χ彡O. 5 ;所述AlxGa^As背场层的掺杂浓度为I X IO17-1 X IO1W3,厚度100_200nm ； 所述GaAs基区的掺杂浓度为I X IO16-1 X IO1W3,厚度3000_4000nm ;所述GaAs发射区的掺杂浓度为IX IO17-1X 1019cm_3,厚度50-200nm ;所述AlxGa^xAs窗口层的掺杂浓度为 I X IO1 7-1 X IO1W3,厚度为30-100nm ;第二隧穿结，包括η型掺杂的GaAs层和ρ型掺杂的Ala4Gaa6As层；所述GaAs层的掺杂浓度为I X IO18-1 X 102°cnT3,厚度IOnm-1OOnm ;所述 Alci 4Gaci 6As 层的掺杂浓度为 I X IO18-1 X IO2cicnT3，厚度 IOnm-1OOnm ;第三结 GaInP 电池，包括P型掺杂的AlGaInP背场层、P型掺杂的GaInP基区、η型掺杂的GaInP发射区和η型掺杂的AlInP窗口层；所述AlGaInP背场层的掺杂浓度为I X IO17-1 X IO19cnT3，厚度100_200nm ； 所述GaInP基区的掺杂浓度为I X IO16-1 X 1017cm_3,厚度1000_2000nm ;所述GaInP发射区的掺杂浓度为I X IO17-1 X 1019cnT3，厚度为50-200nm;所述AlInP窗口层的掺杂浓度为 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 30-100nm ；GaAs 帽层的掺杂浓度为 I X IO18-1 X 1019cnT3，厚度为 IOO-1OOOnm0本专利技术具有的优点和积极效果本专利技术由于采用了与GalnP/GalnAs/Ge三结太阳能电池兼容的器件制备工艺,通过翻转厚度大于500微米的GaAs衬底进行双面外延生长，既实现了隔离晶格失配产生的位错对生长在衬底反面的第二结电池和第三结电池的影响，提高了电池光电转换效率，达到 41% (AM1. 50，25°〇，10112，500倍聚光)，而且无需采用非标准的II1-V族太阳能电池制程， 保证了电池性能的稳定，简化了电池制作工艺、降低了电池制作成本，提高了电池的生产效率，易于实现规模生产。附图说明图1是本专利技术制备的双面外延生长GaAs三结太阳能电池结构示意图中=1-GaAs帽层；2_第三结GaInP电池；3_第二隧穿本文档来自技高网...
【技术保护点】
双面外延生长GaAs三结太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：步骤1、选用厚度为500?800微米的GaAs片作为GaAs衬底；步骤2、准备好MOCVD设备，将步骤1中的GaAs衬底一面向上置入MOCVD操作室内，生长温度设置为500℃?800℃，在GaAs衬底上面依次外延生长n型掺杂的GaAs缓冲层、n型掺杂的Inx(AlyGa1?y)1?xAs渐变层和第一结InxGa1?xAs电池；步骤3、将MOCVD操作室内的GaAs衬底翻转180°，生长温度为500℃?800℃，在GaAs衬底上面依次外延生长n型掺杂的GaAs缓冲层、第一隧穿结、第二结GaAs电池、第二隧穿结、第三结GaInP电池、n型掺杂的GaAs帽层；步骤4、最后按照标准电池的封装工艺制备成双面外延生长的GaAs三结太阳能电池。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，高鹏，刘如彬，康培，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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