本发明专利技术公开了一种倒装多结太阳电池及其制备方法，其包括：衬底；第一子电池，倒装生长与衬底之上，具有第一带隙；第二子电池，倒装形成于第一子电池之上，具有小于第一带隙的第二带隙；第三子电池，倒装形成于第二子电池之上，具有小于第二带隙的第三带隙；第四子电池，倒装形成与第三子电池之上，具有小于第三带隙得第四带隙，第一、二、三、四子电池与衬底晶格匹配；渐变缓冲层，形成于第四子电池之上，克服第四、五子电池之间的晶格失配，具有小于第四带隙的第五带隙。第五子电池，倒装形成与其同质的渐变缓冲层之上，具有小于第五带隙的第六带隙。经过后期各种工艺，获得所需的太阳能电池。通过本发明专利技术可以制备出电流匹配，光谱吸收范围更广的高效多结太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属半导体材料
技术介绍
在最近几年，太阳电池作为实用的新能源，吸引了越来越多的关注。它是一种利用光生伏打效应，将太阳能转化成电能的半导体器件，这在很大程度上减少了人们生产生活对煤炭、石油及天然气的依赖，成为利用绿色能源的最有效方式之一。在所有新能源中，太阳能是最为理想的再生能源之一，充分开发利用太阳能成为世界各国政府可持续发展的能源战略决策。近些年来，作为第三代光伏发电技术的聚光多结化合物太阳电池，因其高光电转换效率而倍受关注。当前高效的GalnP/GaAs/Ge三结太阳电池在聚光条件下已获得超过41.8%光电转换效率。但是由于Ge底电池过多的吸收了低能光子，因而与InGaP和GaAs中顶电池的短路电流不匹配，所以传统的GalnP/GaAs/Ge三结太阳电池结构并不是效率最优化的组合。理想状况下，如果能够寻找禁带宽度为1eV的材料替代Ge，就能够实现三结电池电流匹配。Ina3Gaa7As具有1eV的禁带宽度，是最佳的选择之一，但其与GaAs之间存在2.14%的晶格失配。采用倒装方式生长:先生长与衬底GaAs晶格匹配的In0. 5Gat0. 5P和GaAs中顶电池；然后再通过渐变缓冲层(InGaP、InAlP或InGaAs)过渡到InGaAs底电池；后续的衬底剥离，新衬底键合等工艺逐步实施，实现整个电池的全结构制备。整个制备过程中的主要技术难点在于:克服从GaAs晶格常数0.5653 nm向In0.3Ga0.7As晶格常数0.5775 nm过渡时产生的2.15%的晶格失配，也就是异质结渐变缓冲层的生长。
技术实现思路
本专利技术提供了一种获得1eV子电池的思路，其引入同质渐变缓冲层，可以获得位错密度更低，晶体质量更好的子电池。根据本专利技术的一个方面，一种多结太阳能电池，至少包括底电池、次底电池和顶电池，底电池与次底电池之间晶格不匹配，在底电池与次底电池之间还包含渐变缓冲层，其与底电池的材料同质。优先地，所述渐变缓冲层与底电池同质，其材料为GaAs1_xNx，x的数值为0-.0376。GaAs1_xNx，X材料中，当N的组分逐步提高至3.76%时，材料的带隙由GaAs的1.42eV降低为1eV (如图1所示)。利用GaAsN作渐变缓冲层和子电池的同质缓冲层技术，能够获得位错密度更低，晶体质量更好的1eV子电池。将此技术应用于倒装多结电池的全结构中，制备出了电流匹配、低位错密度的高效太阳能电池。在一些实施例中，所述多结太阳能电池为三结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45^1.36eV，顶电池的带隙为1.95^1.85eV。在一些实施例中，所述多结太阳能电池为四结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45^1.36eV，中电池的带隙为1.65^1.55eV，顶电池的带隙为1.95 1.85eVo在一些实施例中，所述多结太阳能电池为四结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45^1.36eV，中电池的带隙为1.95^1.85eV，顶电池的带隙为 2.24 2.05eVo在一些实施例中，所述多结太阳能电池为五结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45^1.36eV，中电池的带隙为1.65^1.55eV，次顶电池的带隙为1.95 1.85eV，顶电池的带隙为2.24 2.05eV。根据本专利技术的第二个方面，多结太阳能电池的制作方法，其包括步骤:1)倒装生长各结子电池的半导体材料层，其至下而上包括顶电池、次底电、渐变缓冲层和底电池，其中，底电池与次底电池之间晶格不匹配，渐变缓冲层的材料与底电池的材料同质；2)提供一支撑基板，将所述半导体材料层反转安置于所述支撑基板上。在本专利技术中,利用GaAs7_xNx材料带隙随着N组分逐步增高时带隙快速下降的特性，在N元素少量加入即可将GaAs的带隙由1.42 eV降为I eV左右，同时利用GaAs7_xNx材料作为同质渐变缓冲层，小组分多层渐变，使应力逐步释放，有效降低位错密度。通过此电池结构合理配置了各子电池的带隙，拓宽太阳能电池的光谱吸收范围，形成了电流匹配的高效多结太阳能电池。附图说明图1表不了 GaAs7_xNx材料N组分和带隙的关系图。图疒图3表示了本专利技术优选实施例一种倒装多结太阳能电池的结构示意图。图中: 100生长衬底 101支撑基板 200刻蚀截止层 300第一子电池 301第一子电池窗口层 302第一子电池发射区 303第一子电池基区 304第一子电池背场 400第一、二子电池间隧穿结 500第二子电池 501第二子电池窗口层 502第二子电池发射区 503第二子电池基区 504第二子电池背场层 410第二、三子电池间隧穿结 600第三子电池 601第三子电池窗口层 602第三子电池发射区603第三子电池基区 604第三子电池背场层 420第三、四子电池间隧穿结 700第四子电池 701第四子电池窗口层 702第四子电池发射区 703第四子电池基区 704第四子电池背场层 430第四、五子电池间隧穿结 800同质渐变缓冲层 900第五子电池 901第五子电池窗口层 902第五子电池发射区 903第五子电池基区 904第五子电池背场层 102重掺杂盖帽层。具体实施例方式现在将描述本专利技术的细节，包含本专利技术的示范性专利技术和实施例。参看图示和以下描述。下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，但不应以此限制本专利技术的保护范围。下面各实施例公开了一种倒装太阳能电池及其制备方法，其在底电池和次底电池之间引入同质渐变缓冲层，可以获得位错密度更低，晶体质量更好的子电池。此结构可应用于三结、四结、五结太阳能电池，根据实际需要分配带隙。表I例举了三至五结电池的带隙分布。表1、倒装多结太阳能电池结构及其带隙分布。__本文档来自技高网...
【技术保护点】
多结太阳能电池，至少包括底电池、次底电池和顶电池，底电池与次底电池之间晶格不匹配，其特征在于：在底电池与次底电池之间还包含渐变缓冲层，其与底电池的材料同质。
【技术特征摘要】
1.多结太阳能电池，至少包括底电池、次底电池和顶电池,底电池与次底电池之间晶格不匹配，其特征在于:在底电池与次底电池之间还包含渐变缓冲层，其与底电池的材料同质。2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于:所述渐变缓冲层与底电池同质，其材料为GaAs7_xNx，X的数值为(Γ0.0376。3.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于:所述多结太阳能电池为三结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45 1.36eV，顶电池的带隙为1.95 1.85eV。4.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于:所述多结太阳能电池为四结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45 1.36eV，中电池的带隙为1.65^1.55eV，顶电池的带隙为1.95^1.85eV。5.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于:所述多结太阳能电池为四结太阳能电池，其中底电池的带隙为1.15^0.95eV，次底电池的带隙为1.45 1.36eV，中电池的带隙为1.95 1.85eV，顶电池的带隙...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕京锋，林志东，蔡文必，林桂江，刘建庆，宋明辉，丁杰，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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