本发明专利技术提供一种三结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AlGaInAs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，各子电池之间晶格常数匹配，带隙组合为1.93eV、1.39eV、0.94eV。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AlGaInAs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衬底采用晶格异变缓冲层的晶格匹配的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，提供一种，该三结太阳电池具有合理带隙组合，以实现对太阳光谱的充分利用，减小电流失配同时而又不提高电池制作成本和难度，最终提高电池效率。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种三结太阳电池，包括依次设置的AlGaInAs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，所述的三结太阳电池带隙组合为1.93 eV、1.39 eV、0.94 eV。进一步，所述AlGaInAs过渡层选择In组分步进以及Al和/或Ga组分步进的AlyGa1^yInxAs材料作为渐变过渡层，x的取值由O变化至0.38，y的取值由I变化至0.64。进一步，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所述InGaAs底电池。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三结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AlGaInAs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AlGaInAs过渡层选择In组分步进以及Al和/或Ga组分步进的AlyGa1^yInxAs材料作为渐变过渡层，x的取值由O变化至0.38，y的取值由I变化至0.64。本专利技术提供的，优点在于: 1.该三结太阳电池带隙组合为1.93 eV、1.39 e、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.该三结太阳电池各个子电池之间晶格匹配，且采用正装方法生长，生长过程简单，降低了电池的制作难度。3.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，可以使晶格失配应力充分释放。附图说明图1所示为本专利技术一具体实施方式提供的三结太阳电池的结构示意 图2为图1所示的三结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三结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三结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三结太阳电池的结构示意图，图2为图1所示的三结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三结太阳电池，包括:GaAs衬底01、InGaAs底电池21、第一隧道结22、InGaAsP中间电池23、第二隧道结24、InAlAs顶电池25以及欧姆接触层20。所述InAlAs顶电池25和所述GaAs衬底01上分别设有电极(如图2所示电极26、27)。三结子电池InGaAs底电池21、InGaAsP中间电池23以及InAlAs顶电池25的带隙组合为1.93 eV、1.39 eV、0.94 eV，且各子电池之间晶格常数匹配，均为0.5807 nm。但各子电池与GaAs衬底01之间存在晶格失配，二者之间通过晶格异变生长AlGaInAs过渡层03实现连接。由于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。所述的三结太阳电池可以采用P型GaAs衬底或N型GaAs衬底。具体为:若采用P型GaAs衬底，则在P型GaAs衬底01上首先生长P型GaAs缓冲层02，其次生长AlGaInAs过渡层03，然后依次生长各子电池，各子电池之间通过隧道结串联在一起，最后生长一层N型InGaAs层作为欧姆接触层20 ;若采用N型GaAs衬底01，则在N型GaAs衬底01上首先生长N型GaAs缓冲层02，再生长一隧道结实现由N型到P型的转化，其次生长AlGaInAs过渡层03，然后依次生长各子电池，各子电池之间通过隧道结串联在一起，最后生长一层N型InGaAs层作为欧姆接触层20。所述的三结太阳电池的各子电池与GaAs衬底01之间存在2.72%的晶格失配。可以采用在GaAs衬底01和InGaAs底电池21之间采用晶格异变生长AlGaInAs过渡层03实现晶格常数的过渡。所述AlGaInAs过渡层选择In组分步进以及Al和/或Ga组分步进的AlyGa1^yInxAs材料作为渐变过渡层，x的取值由O变化至0.38，y的取值由I变化至0.64。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所述InGaAs底电池21，可以使晶格失配应力充分释放。所述InGaAs底电池21包括依次按照逐渐远离GaAs衬底01方向设置的P型GaInP背场层04，P型InGaAs基区05、N型InGaAs发射区06以及N型GaInP窗口层07。优选的，所述的InGaAs底电池21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22包含依次按照逐渐远离GaAs衬底01方向设置的N型GaInP重掺层08，P型InGaAs重掺层09。所述InGaAsP中间电池23包括依次按照逐渐远离GaAs衬底01方向设置的P型 Al(Ga)InP 或 InAlAs 背场层 10，P 型 InGaAsP 基区 11、N 型 InGaAsP 发射区 12，N 型In0.S7Al0.63As窗口层13。优选的，所述的InGaAsP中间电池23中In和As的组分分别约为38%、57%，其禁带宽度约为1.39 eV。所述第二隧道结24包含依次按照逐渐远离GaAs衬底01方向设置的N型GaInP重掺层14，P型InGaAs重掺层15。所述InAlAs顶电池25包括依次按照逐渐远离GaAs衬底01方向设置的P型Ina3tlAla7tlAs 背场层 16, P 型 Ina37Ala63As 基区 17, N 型 Ina37Ala63As 发射区 18, N 型Ina3Ala7As窗口层19。优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三结太阳电池，其特征在于，包括依次设置的AlGaInAs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】
1.一种三结太阳电池，其特征在于，包括依次设置的AlGaInAs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所述的三结太阳电池，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，所述的三结太阳电池带隙组合为1.93 eV、1.39 eV、0.94 eV。3.根据权利要求1所述的三结太阳电池，其特征在于，所述AlGaInAs过渡层选择In组分步进以及Al和/或Ga组分步进的AlyGanyInxAs材料作为渐变过渡层，x的取值由O变化至0.38，y的取值由I变化至0.64。4.根据权利要求3所述的三结太阳电池，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：于淑珍，董建荣，李奎龙，孙玉润，曾徐路，赵勇明，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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