耐辐射倒置变质多结太阳能电池制造技术

本申请案涉及耐辐射倒置变质多结太阳能电池。一种多结太阳能电池包含：第一太阳能子电池，其具有第一带隙及第一短路电流；第二太阳能子电池，其安置于所述第一太阳能子电池上方且具有大于所述第一带隙的第二带隙及比所述第一短路电流大在2％到6％的范围内的量的第二短路电流；第三太阳能子电池，其安置于所述第二太阳能子电池上方且具有大于所述第二带隙的第三带隙及比所述第一短路电流小在2％到6％的范围内的量的第三短路电流；及第四太阳能子电池，其安置于所述第三太阳能子电池上方，具有大于所述第三带隙的第四带隙及比所述第三短路电流小在6％到10％的范围内的量的第四短路电流，使得在AMO空间环境中在所述多结太阳能电池的“寿命结束”状态下，所述子电池中的每一者的所述短路电流大致相同。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请案涉及耐辐射倒置变质多结太阳能电池。一种多结太阳能电池包含：第一太阳能子电池，其具有第一带隙及第一短路电流；第二太阳能子电池，其安置于所述第一太阳能子电池上方且具有大于所述第一带隙的第二带隙及比所述第一短路电流大在2％到6％的范围内的量的第二短路电流；第三太阳能子电池，其安置于所述第二太阳能子电池上方且具有大于所述第二带隙的第三带隙及比所述第一短路电流小在2％到6％的范围内的量的第三短路电流；及第四太阳能子电池，其安置于所述第三太阳能子电池上方，具有大于所述第三带隙的第四带隙及比所述第三短路电流小在6％到10％的范围内的量的第四短路电流，使得在AMO空间环境中在所述多结太阳能电池的“寿命结束”状态下，所述子电池中的每一者的所述短路电流大致相同。【专利说明】耐辐射倒置变质多结太阳能电池
本专利技术涉及一种用于有时称为零空气质量(AMO)环境的空间辐射环境的变质多结太阳能电池。此类太阳能电池为许多卫星使用的电源。
技术介绍
对较高转换效率的需要已推动了多结太阳能电池的开发，S卩，具有两个或两个以上太阳能子电池的太阳能电池，所述太阳能子电池具有不同带隙且以减小带隙的次序布置，使得高能量辐射由第一太阳能子电池吸收且低能量的光子穿过第一太阳能子电池并由后续太阳能子电池吸收。为了在每一太阳能电池中提供增加数目的太阳能子电池，已知将不同材料用于不同太阳能子电池，在此情况下，太阳能电池称为变质多结太阳能电池。每一太阳能子电池具有相关联的短路电流且按惯例，太阳能电池经设计以使每一太阳能子电池的短路电流匹配以实现最大转换效率。倒置变质太阳能电池结构的制作(例如在M.W.瓦拉斯(M.W.Wanlass)等人的用于高性能II1-V光伏能量转换器的晶格不匹配方法(Lattice Mismatched Approaches forHighPerformance, II1-V Photovoltaic Energy Converters)(第 31 届 IEEE 光伏专家会议的会议录，2005年I月3-7日，IEEE出版社，2005)中所描述)涉及在生长衬底上以反向次序生长太阳能子电池(即，从最高带隙太阳能子电池到最低带隙太阳能子电池)且接着移除生长衬底。US2010/0122724A1 (其全部内容以引用的方式并入本文中)论述四结倒置变质多结太阳能电池。对既定用于空间应用的太阳能电池的关键要求是能够耐受暴露于电子及质子粒子福射。先前对InGaAs太阳能子电池进行的电子福射研究已证实相对于InGaP及GaAs的较低耐福射性，参见M.山口(M.Yamaguchi)的“化合物半导体太阳能电池的耐福射性(Radiation Resistance of Compound Semiconductor Solar Cells)，，，应用物理期刊，78,1995，ppl476-1480。因此，InGaAs太阳能子电池的性能在AMO环境中将比InGaP或GaAs太阳能子电池更快地劣化。因此，将InGaAs子电池并入到“抗辐射”多结太阳能电池中提出了挑战。
技术实现思路
本专利技术旨在改进具有至少两个InGaAs太阳能子电池的变质多结太阳能电池在AMO环境中的性能。根据本专利技术，在于AMO环境中部署太阳能电池期间，在寿命开始时将不匹配引入到与太阳能电池的太阳能子电池相关联的短路电流中以允许至少两个InGaAs太阳能子电池的转换效率有较大劣化。与在增加的InAs含量的情况下的预期相反，已发现具有较低带隙能的InGaAs太阳能子电池比具有较高带隙能的InGaAs太阳能子电池更具耐福射性。因此，在太阳能电池的寿命开始时，使与较低带隙InGaAs太阳能子电池相关联的短路电流比与较高带隙能InGaAs太阳能子电池相关联的短路电流小。在本专利技术的实施例中，使与较低带隙InGaAs太阳能子电池相关联的短路电流比与较高带隙能InGaAs太阳能子电池相关联的短路电流小在2%到6%的范围内的量。本专利技术的实施例提供一种多结太阳能电池，所述多结太阳能电池具有:第一太阳能子电池，其由InGaAs构成且具有第一带隙及第一短路电流；第二太阳能子电池，其由InGaAs构成，安置于所述第一太阳能子电池上方且具有大于所述第一带隙的第二带隙及比所述第一短路电流大在2%到6%的范围内的量的第二短路电流；第三太阳能子电池，其由GaAs构成，安置于所述第二太阳能子电池上方且具有大于所述第二带隙的第三带隙及比所述第一短路电流小在2%到6%的范围内的量的第三短路电流；及第四太阳能子电池，其由InGaP构成，安置于所述第三太阳能子电池上方，具有大于所述第三带隙的第四带隙及比所述第三短路电流小在6%到10%的范围内的量的第四短路电流。所述第一到第四短路电流经设定使得在AMO空间环境中在所述多结太阳能电池的寿命结束状态下，所述子电池中的每一者的所述短路电流大致相同。所述寿命结束状态可对应于在AMO空间环境中至少15年的使用周期或暴露于每平方厘米IXlO15IMeV电子的通量。【专利附图】【附图说明】图1示意性地展示根据本专利技术的实施例的多结太阳能电池的主要区域；图2是针对图1中所图解说明的多结太阳能电池的四个太阳能子电池中的每一者展示所述太阳能子电池的短路电流密度与具有最大带隙的太阳能子电池的短路电流的比率随时间的变化的图表；图3是展示与经电流匹配多结太阳能电池相比在图1中所图解说明的多结太阳能电池的寿命期间转换效率的变化的图表。【具体实施方式】现在将描述本专利技术的细节，包含其示范性方面及实施例。参考附图及以下描述，相似的参考编号用于识别相似或功能上类似的元件，且意在以高度简化的图示方式图解说明示范性实施例的主要特征。此外，所述图式既不意在描绘实际实施例的每一特征，也不意在描绘所描绘元件的相对尺寸，且这些图式并非按比例绘制。图1示意性地展示下文称为IMM4J太阳能电池的倒置变质四结太阳能电池。特定来说，图1展示在移除生长衬底I之前所述IMM4J太阳能电池的主要层的分解视图。将了解，图1中所展示的IMM4J太阳能电池通常反向安装到替代衬底上且在使用之前移除生长衬底I。在生长衬底I上沉积InGaP太阳能子电池3，且在InGaP太阳能子电池3上沉积GaAs太阳能子电池5，使得InGaP太阳能子电池3位于生长衬底I与GaAs太阳能子电池5之间。InGaP太阳能子电池3及GaAs太阳能子电池5与生长衬底I晶格匹配。第一缓变中间层7插置于GaAs太阳能子电池3与第一 InGaAs太阳能子电池9之间GaAs太阳能子电池5的与InGaP太阳能子电池I相对的侧上。第一缓变中间层7为用于桥接GaAs太阳能子电池5与第一 InGaAs太阳能子电池9的晶格常数之间的差异的变质层。第二缓变中间层11插置于第一 InGaAs太阳能子电池9与第二 InGaAs太阳能子电池13之间第一 InGaAs太阳能子电池9的与第一缓变中间层7相对的侧上。第二缓变中间层11为用于桥接第一 InGaAs太阳能子电池9与第二 InGaAs太阳能子电池13的晶格常数之间的差异的变质层。InGaP太阳能子电池3具有1.9eV的带隙；GaAs太阳能子电池5具有1.4eV的带隙；第一 InGaAs太阳能子电池9具有1.0eV的带隙；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多结太阳能电池，其包括：第一太阳能子电池，其由InGaAs构成且具有第一带隙及第一短路电流；第二太阳能子电池，其由InGaAs构成，安置于所述第一太阳能子电池上方且具有大于所述第一带隙的第二带隙及比所述第一短路电流大在2％到6％的范围内的量的第二短路电流；第三太阳能子电池，其由GaAs构成，安置于所述第二太阳能子电池上方且具有大于所述第二带隙的第三带隙及比所述第一短路电流小在2％到6％的范围内的量的第三短路电流；及第四太阳能子电池，其由InGaP构成，安置于所述第三太阳能子电池上方，具有大于所述第三带隙的第四带隙及比所述第三短路电流小在6％到10％的范围内的量的第四短路电流，使得在AM0空间环境中在所述多结太阳能电池的“寿命结束”状态下，所述子电池中的每一者的所述短路电流大致相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：普拉温·帕特尔，本杰明·邱，
申请(专利权)人：安科太阳能公司，
类型：发明
国别省市：