本发明专利技术提供一种正装三结级联太阳电池及其制备方法，实现多结太阳电池合理的带隙组合，减小电流失配同时而又不提高电池制作成本和难度。所述电池包括GaAs衬底、在GaAs衬底上依次设置的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层。所述电池的制备方法，包括步骤：1）提供一GaAs衬底；2）在GaAs衬底上依次生长In组分步进的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层；3）分别在所述欧姆接触层和GaAs衬底上制备上、下电极，获得目标太阳电池。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池领域,具体涉及一种基于GaAs衬底的InAlAs/InGaAsP/InGaAs，该三结太阳电池可实现对太阳光谱的充分利用，在聚光下具有高于51%的理论转换效率。
技术介绍
在II1-V族太阳电池领域，通常采用多结体系实现对太阳光谱的分段吸收利用，以获得较高的转换效率。目前研究较多而且技术较为成熟的体系是GalnP/GaAs/Ge和GalnP/GaAs/InGaAsfl.0 eV)三结电池。前者在一个太阳下目前达到的最高转换效率为32_33%。但是该体系仍然存在一个主要问题是Ge电池覆盖较宽的光谱，其短路电流最大可达到另外两结电池的2倍，由于受三结电池串联的制约，Ge电池对应的太阳光谱的能量没有被充分转换利用。而GalnP/GaAs/InGaAsCl.0 eV)三结电池由于GaAs和InGaAs电池之间存在约2.1%的晶格失配，往往采用倒置生长的方法，然后采用衬底剥离等技术，增大了生长和工艺的难度及成本。如何实现多结太阳电池合理的带隙组合，减小电流失配同时而又不提高电池制作成本和难度成为当前II1- V族太阳电池亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供，实现多结太阳电池合理的带隙组合，减小电流失配同时而又不提高电池制作成本和难度。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种正装三结级联太阳电池，包括GaAs衬底、在GaAs衬底上依次设置的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层。进一步，所述InAlAs顶电池、InGaAsP中间电池以及InGaAs底电池之间晶格常数匹配，所述的正装三结级联太阳电池带隙组合为1.93 eVU.39 eV、0.94 eV。进一步，所述的正装三结级联太阳电池与所述GaAs衬底之间存在晶格失配，二者通过晶格异变生长所述GaInP过渡层实现连接。进一步，所述GaInP过渡层选择In组分步进的Ga1-JnxP材料作为渐变过渡层，实现由GaAs衬底到InGaAs底电池的过渡，x的取值由0.49变化至0.85。进一步，所述GaInP过渡层选择In组分步进的Ga1JnxP材料作为渐变过渡层，所述渐变过渡层通过多个界面抑制穿透位错向上穿透到达InGaAs底电池，X的取值由0.49变化至0.85。进一步，所述GaAs衬底采用P型GaAs衬底，或者采用N型GaAs衬底并通过一隧道结实现由N型到P型的转化。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种本专利技术所述的正装三结级联太阳电池的制备方法，包括步骤:1)提供一 GaAs衬底；2)在GaAs衬底上依次生长In组分步进的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层；3 )分别在所述欧姆接触层和GaAs衬底上制备上、下电极，获得目标太阳电池。进一步，所述正装三结级联太阳电池中的各结构层均采用MOCVD法生长形成，其中的N型掺杂原子为S1、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C。进一步，所述正装三结级联太阳电池中的各结构层均采用MBE法生长形成，其中的N型掺杂原子为S1、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。本专利技术提供的，优点在于: 1.该太阳电池带隙组合为1.93eV,l.39 eV，0.94 eV，有效实现了对太阳光谱的分段吸收，各个子电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热能损失，在100倍聚光下其效率可达51%以上； 2.该太阳电池各个子电池之间晶格匹配，且采用传统正装方法生长，生长过程简单； 3.该太阳电池制作工艺简单。附图说明图1所示为本专利技术一具体实施方式提供的正装三结级联太阳电池的结构示意图； 图2为图1所示的正装三结级联太阳电池制成品的结构示意 图3所示为本专利技术一具体实施方式提供的正装三结级联太阳电池的制备方法步骤流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术提供的做详细说明。首先结合附图给出本专利技术所述正装三结级联太阳电池的具体实施方式。参考附图1、2所示，其中，图1是本具体实施方式提供的正装三结级联太阳电池的结构示意图，图2为图1所示的正装三结级联太阳电池制成品的结构示意图，接下来对附图1、2所示的结构做详细说明。本具体实施方式提供一种正装三结级联太阳电池，包括=GaAs衬底31、InGaAs底电池24、第一隧道结25、InGaAsP中间电池26、第二隧道结27、InAlAs顶电池28以及欧姆接触层23。所述InAlAs顶电池28和所述GaAs衬底31上分别设有电极(如图2所示电极29、30)。三结子电池InAlAs顶电池28、InGaAsP中间电池26以及InGaAs底电池24的带隙组合为1.93 eV,l.39 eV，0.94 eV，且各子电池之间晶格常数匹配，均为0.5807 nm。各子电池的电流匹配，减小了光电转换过程中的热能损失，提高了电池效率。 作为一种优选实施方式，所述的正装三结级联太阳电池采用P型GaAs衬底31。具体为:在P型GaAs衬底31上首先生长P型GaAs缓冲层01，其次生长GaInP过渡层02，然后依次生长InGaAs底电池24、InGaAsP中间电池26以及InAlAs顶电池28三结子电池，各子电池之间通过隧穿结串联在一起，最后生长一层N型InGaAs欧姆接触层23。作为另一种优选实施方式，所述的正装三结级联太阳电池采用N型GaAs衬底31。具体为:在N型GaAs衬底31上首先生长N型GaAs缓冲层01，再生长一隧道结实现由N型到P型的转化，其次生长GaInP过渡层02，然后依次生长InGaAs底电池24、InGaAsP中间电池26、InAlAs顶电池28三结子电池，各子电池之间通过隧穿结串联在一起，最后生长一层N型InGaAs欧姆接触层23。所述的正装三结级联太阳电池的各子电池与GaAs衬底31之间存在晶格失配，在本实施方式中存在2.72%的晶格失配。所述的正装三结级联太阳电池与所述GaAs衬底31之间可以通过晶格异变生长所述GaInP过渡层02实现连接。例如，可以采用在GaAs衬底31和InGaAs底电池24之间采用晶格异变生长In组分步进的Ga1-JnxP (x=0.49、.85)过渡层的方法实现晶格常数的过渡。Ga1-JnxP组分渐变过渡层可以使晶格失配应力充分释放。In组分步进的Ga1-JnxP渐变过渡层可以通过多个界面抑制穿透位错向上穿透到达InGaAs底电池24。所述InGaAs底电池24包括依次按照逐渐远离GaAs衬底31方向设置的P型GaInP背场层03，P型InGaAs基区04、N型InGaAs发射区05以及N型GaInP窗口层06。优选的，所述的InGaAs底电池24中In的组分约为38%，其禁带宽度约为0.94 eV。所述第一隧道结25包含依次按照逐渐远离GaAs衬底31方向设置的N型Al (Ga)InP或InAlAs势垒层07，N型GaInP重掺层08，P型InGaAs重掺层09，P型Al (Ga) InP或InAlAs 势鱼层 10。其中，Al (Ga) InP 表不 AlInP 或 AlGaInP0所述InGaAsP中间电池26包括依次按照逐渐远离GaAs衬底31方向设置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种正装三结级联太阳电池，包括GaAs衬底，其特征在于，包括在GaAs衬底上依次设置的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层。
【技术特征摘要】
1.一种正装三结级联太阳电池，包括GaAs衬底，其特征在于，包括在GaAs衬底上依次设置的GaInP过渡层、InGaAs底电池、第一隧道结、InGaAsP中间电池、第二隧道结、InAlAs顶电池以及欧姆接触层。2.根据权利要求1所述的正装三结级联太阳电池，其特征在于，所述InAlAs顶电池、InGaAsP中间电池以及InGaAs底电池之间晶格常数匹配，所述的正装三结级联太阳电池带隙组合为 1.93 eVU.39 eV、0.94 eV。3.根据权利要求1所述的正装三结级联太阳电池，其特征在于，所述的正装三结级联太阳电池与所述GaAs衬底之间存在晶格失配，二者通过晶格异变生长GaInP过渡层实现连接。4.根据权利要求1或3所述的正装三结级联太阳电池，其特征在于，所述GaInP过渡层选择In组分步进的Ga1-JnxP材料作为渐变过渡层，实现由GaAs衬底到InGaAs底电池的过渡，X的取值由0.49变化至0.85。5.根据权利要求1或3所述的正装三结级联太阳电池，其特征在于，所述GaInP过渡层选择In组分步进的Ga1-JnxP材料作为渐变过渡层，所述渐变过渡层通过多个界面抑制穿...
【专利技术属性】
技术研发人员：李奎龙，董建荣，孙玉润，曾徐路，赵勇明，于淑珍，赵春雨，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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