專利名稱：正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域,具體涉及一種基于GaAs襯底的InAlAs/InGaAsP/InGaAs正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法，該三結(jié)太陽電池可實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光譜的充分利用，在聚光下具有高于51%的理論轉(zhuǎn)換效率。
背景技術(shù)：
在II1-V族太陽電池領(lǐng)域，通常采用多結(jié)體系實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光譜的分段吸收利用，以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。目前研究較多而且技術(shù)較為成熟的體系是GalnP/GaAs/Ge和GalnP/GaAs/InGaAsfl.0 eV)三結(jié)電池。前者在一個(gè)太陽下目前達(dá)到的最高轉(zhuǎn)換效率為32_33%。但是該體系仍然存在一個(gè)主要問題是Ge電池覆蓋較寬的光譜，其短路電流最大可達(dá)到另外兩結(jié)電池的2倍，由于受三結(jié)電池串聯(lián)的制約，Ge電池對(duì)應(yīng)的太陽光譜的能量沒有被充分轉(zhuǎn)換利用。而GalnP/GaAs/InGaAsCl.0 eV)三結(jié)電池由于GaAs和InGaAs電池之間存在約2.1%的晶格失配，往往采用倒置生長(zhǎng)的方法，然后采用襯底剝離等技術(shù)，增大了生長(zhǎng)和工藝的難度及成本。如何實(shí)現(xiàn)多結(jié)太陽電池合理的帶隙組合，減小電流失配同時(shí)而又不提高電池制作成本和難度成為當(dāng)前II1- V族太陽電池亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法，實(shí)現(xiàn)多結(jié)太陽電池合理的帶隙組合，減小電流失配同時(shí)而又不提高電池制作成本和難度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，包括GaAs襯底、在GaAs襯底上依次設(shè)置的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層。進(jìn)一步，所述InAlAs頂電池、InGaAsP中間電池以及InGaAs底電池之間晶格常數(shù)匹配，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池帶隙組合為1.93 eVU.39 eV、0.94 eV。進(jìn)一步，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池與所述GaAs襯底之間存在晶格失配，二者通過晶格異變生長(zhǎng)所述GaInP過渡層實(shí)現(xiàn)連接。進(jìn)一步，所述GaInP過渡層選擇In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP材料作為漸變過渡層，實(shí)現(xiàn)由GaAs襯底到InGaAs底電池的過渡，x的取值由0.49變化至0.85。進(jìn)一步，所述GaInP過渡層選擇In組分步進(jìn)的Ga1JnxP材料作為漸變過渡層，所述漸變過渡層通過多個(gè)界面抑制穿透位錯(cuò)向上穿透到達(dá)InGaAs底電池，X的取值由0.49變化至0.85。進(jìn)一步，所述GaAs襯底采用P型GaAs襯底，或者采用N型GaAs襯底并通過一隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)由N型到P型的轉(zhuǎn)化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的制備方法，包括步驟:1)提供一 GaAs襯底；2)在GaAs襯底上依次生長(zhǎng)In組分步進(jìn)的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層；3 )分別在所述歐姆接觸層和GaAs襯底上制備上、下電極，獲得目標(biāo)太陽電池。進(jìn)一步，所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的各結(jié)構(gòu)層均采用MOCVD法生長(zhǎng)形成，其中的N型摻雜原子為S1、Se、S或Te，P型摻雜原子為Zn、Mg或C。進(jìn)一步，所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的各結(jié)構(gòu)層均采用MBE法生長(zhǎng)形成，其中的N型摻雜原子為S1、Se、S、Sn或Te，P型摻雜原子為Be、Mg或C。本發(fā)明提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法，優(yōu)點(diǎn)在于:
1.該太陽電池帶隙組合為1.93eV,l.39 eV，0.94 eV，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽光譜的分段吸收，各個(gè)子電池的電流失配小，減小了光電轉(zhuǎn)換過程中的熱能損失，在100倍聚光下其效率可達(dá)51%以上；
2.該太陽電池各個(gè)子電池之間晶格匹配，且采用傳統(tǒng)正裝方法生長(zhǎng)，生長(zhǎng)過程簡(jiǎn)單；
3.該太陽電池制作工藝簡(jiǎn)單。


圖1所示為本發(fā)明一具體實(shí)施方式
提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制成品的結(jié)構(gòu)示意 圖3所示為本發(fā)明一具體實(shí)施方式
提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的制備方法步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法做詳細(xì)說明。首先結(jié)合附圖給出本發(fā)明所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的具體實(shí)施方式
。參考附圖1、2所示，其中，圖1是本具體實(shí)施方式
提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1所示的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制成品的結(jié)構(gòu)示意圖，接下來對(duì)附圖
1、2所示的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)說明。本具體實(shí)施方式
提供一種正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，包括=GaAs襯底31、InGaAs底電池24、第一隧道結(jié)25、InGaAsP中間電池26、第二隧道結(jié)27、InAlAs頂電池28以及歐姆接觸層23。所述InAlAs頂電池28和所述GaAs襯底31上分別設(shè)有電極(如圖2所示電極29、30)。三結(jié)子電池InAlAs頂電池28、InGaAsP中間電池26以及InGaAs底電池24的帶隙組合為1.93 eV,l.39 eV，0.94 eV，且各子電池之間晶格常數(shù)匹配，均為0.5807 nm。各子電池的電流匹配，減小了光電轉(zhuǎn)換過程中的熱能損失，提高了電池效率。 作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池采用P型GaAs襯底31。具體為:在P型GaAs襯底31上首先生長(zhǎng)P型GaAs緩沖層01，其次生長(zhǎng)GaInP過渡層02，然后依次生長(zhǎng)InGaAs底電池24、InGaAsP中間電池26以及InAlAs頂電池28三結(jié)子電池，各子電池之間通過隧穿結(jié)串聯(lián)在一起，最后生長(zhǎng)一層N型InGaAs歐姆接觸層23。作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池采用N型GaAs襯底31。具體為:在N型GaAs襯底31上首先生長(zhǎng)N型GaAs緩沖層01，再生長(zhǎng)一隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)由N型到P型的轉(zhuǎn)化，其次生長(zhǎng)GaInP過渡層02，然后依次生長(zhǎng)InGaAs底電池24、InGaAsP中間電池26、InAlAs頂電池28三結(jié)子電池，各子電池之間通過隧穿結(jié)串聯(lián)在一起，最后生長(zhǎng)一層N型InGaAs歐姆接觸層23。所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的各子電池與GaAs襯底31之間存在晶格失配，在本實(shí)施方式中存在2.72%的晶格失配。所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池與所述GaAs襯底31之間可以通過晶格異變生長(zhǎng)所述GaInP過渡層02實(shí)現(xiàn)連接。例如，可以采用在GaAs襯底31和InGaAs底電池24之間采用晶格異變生長(zhǎng)In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP (x=0.49、.85)過渡層的方法實(shí)現(xiàn)晶格常數(shù)的過渡。Ga1-JnxP組分漸變過渡層可以使晶格失配應(yīng)力充分釋放。In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP漸變過渡層可以通過多個(gè)界面抑制穿透位錯(cuò)向上穿透到達(dá)InGaAs底電池24。所述InGaAs底電池24包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底31方向設(shè)置的P型GaInP背場(chǎng)層03，P型InGaAs基區(qū)04、N型InGaAs發(fā)射區(qū)05以及N型GaInP窗口層06。優(yōu)選的，所述的InGaAs底電池24中In的組分約為38%，其禁帶寬度約為0.94 eV。所述第一隧道結(jié)25包含依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底31方向設(shè)置的N型Al (Ga)InP或InAlAs勢(shì)壘層07，N型GaInP重?fù)綄?8，P型InGaAs重?fù)綄?9，P型Al (Ga) InP或InAlAs 勢(shì)魚層 10。其中，Al (Ga) InP 表不 AlInP 或 AlGaInP0所述InGaAsP中間電池26包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底31方向設(shè)置的P型 Al(Ga)InP 或 InAlAs 背場(chǎng)層 11，P 型 InGaAsP 基區(qū) 12、N 型 InGaAsP 發(fā)射區(qū) 13，N 型In0.S7Al0.63As窗口層14。優(yōu)選的，所述的InGaAsP中間電池26中In和As的組分分別約為38%、57%，其禁帶寬度約為1.39 eV。所述第二隧道結(jié)27包含依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底31方向設(shè)置的N型Ina37Ala63As 勢(shì)壘層 15，N 型 GaInP 重?fù)綄?16，P 型 InGaAs 重?fù)綄?17，P 型 Ina37Ala63As 勢(shì)壘層18。所述InAlAs頂電池28包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底31方向設(shè)置的P型Ina3ciAla7tlAs 背場(chǎng)層 19，P 型 Ina37Ala63As 基區(qū) 20，N 型 Ina37Ala63As 發(fā)射區(qū) 21，N 型Ina3Ala7As窗口層層22。優(yōu)選地，所述InAlAs頂電池28中In組分為37%，其禁帶寬度約為 1.93 eVo在本具體實(shí)施方式
中，在InAlAs頂電池28上還設(shè)有InGaAs層作為歐姆接觸層23，其摻雜類型為N型。所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池在所述歐姆接觸層23和GaAs襯底31上分別設(shè)有電極。在本具體實(shí)施方式
中，歐姆接觸層23上設(shè)有電極30，電極30位于歐姆接觸層23上表面；GaAs襯底31上設(shè)有電極29，從而獲得所需的太陽電池。本發(fā)明提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池各個(gè)子電池之間晶格匹配，且采用傳統(tǒng)正裝方法生長(zhǎng)，生長(zhǎng)過程以及制作工藝簡(jiǎn)單。且所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的帶隙組合為 1.93eV、 1.39 eV、 0.94eV，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽光譜的分段吸收，各個(gè)子電池的電流失配小，減小了光電轉(zhuǎn)換過程中的熱能損失，在100倍聚光下其效率可達(dá)51%以上。接下來結(jié)合附圖給出本發(fā)明所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制備方法的具體實(shí)施方式
。參考附圖3，本具體實(shí)施方式
提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制備方法的流程圖，接下來對(duì)圖3所示的步驟做詳細(xì)說明。
步驟S301，提供一 GaAs襯底。所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池采用P型GaAs襯底31，在P型GaAs襯底31上首先生長(zhǎng)P型GaAs緩沖層01，其次生長(zhǎng)GaInP過渡層02。作為另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池還可以采用N型GaAs襯底31，在N型GaAs襯底31上首先生長(zhǎng)N型GaAs緩沖層01，再生長(zhǎng)一隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)由N型到P型的轉(zhuǎn)化，其次生長(zhǎng)GaInP過渡層02。步驟S302，在GaAs襯底上依次生長(zhǎng)In組分步進(jìn)的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層。在GaAs襯底上生長(zhǎng)GaInP過渡層，所述GaInP過渡層選擇In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP材料作為漸變過渡層，實(shí)現(xiàn)由GaAs襯底到InGaAs底電池的過渡，x的取值由0.49變化至
0.85。Ga1-JnxP組分漸變過渡層可以使晶格失配應(yīng)力充分釋放。In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP漸變過渡層可以通過多個(gè)界面抑制穿透位錯(cuò)向上穿透到達(dá)InGaAs底電池。在GaInP過渡層上生長(zhǎng)InGaAs底電池，所述InGaAs底電池包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底方向設(shè)置的P型GaInP背場(chǎng)層，P型InGaAs基區(qū)、N型InGaAs發(fā)射區(qū)以及N型GaInP窗口層。優(yōu)選的，InGaAs底電池中In的組分約為38%，其禁帶寬度約為0.94 eV。在InGaAs底電池上生長(zhǎng)第一隧道結(jié)，所述第一隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底方向設(shè)置的N型Al (Ga) InP或InAlAs勢(shì)壘層，N型GaInP重?fù)綄?，P型InGaAs重?fù)綄樱琍型Al (Ga) InP或InAlAs勢(shì)壘層。在第一隧道結(jié)上生長(zhǎng)InGaAsP中間電池，所述InGaAsP中間電池包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底方向設(shè)置的P型Al (Ga) InP或InAlAs背場(chǎng)層，P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)，N型Ina37Ala63As窗口層。優(yōu)選的，所述的InGaAsP中間電池中In和As的組分分別約為38%、57%，其禁帶寬度約為1.39 eV。在InGaAsP中間電池上生長(zhǎng)第二隧道結(jié)，所述第二隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs襯底方向設(shè)置的N型Ina37Ala63As勢(shì)壘層，N型GaInP重?fù)綄?，P型InGaAs重?fù)綄樱琍型 Ina37Ala63As 勢(shì)壘層。在第二隧道結(jié)上生長(zhǎng)InAlAs頂電池，所述InAlAs頂電池包括依次按照逐漸遠(yuǎn)離GaAs 襯底方向設(shè)置的 P 型 Ina3tlAla7tlAs 背場(chǎng)層，P 型 Ina37Ala63As 基區(qū)，N 型 Ina37Ala63As發(fā)射區(qū)，N型Ina3Ala7As窗口層。優(yōu)選地，所述InAlAs頂電池中In組分為37%，其禁帶寬度約為1.93 eV。在InAlAs頂電池上生長(zhǎng)GaAs層作為歐姆接觸層，其摻雜類型為N型。步驟S303，分別在所述歐姆接觸層和GaAs襯底上制備上、下電極，獲得目標(biāo)太陽電池。將生長(zhǎng)的InAlAs/InGaAsP/InGaAs正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池在InAlAs頂電池上的歐姆接觸層的表面制備上電極(例如N電極)，在GaAs襯底上制備下電極(例如P電極)，從而獲得所需的太陽電池。上述生長(zhǎng)過程可米用MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀)或MBE (Molecular Beam Epitaxy,分子束外延)方式生長(zhǎng)。若采用MOCVD法生長(zhǎng)形成，所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的N型摻雜原子為S1、Se、S或Te，P型摻雜原子為Zn、Mg或C。若采用MBE法生長(zhǎng)形成，所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的N型摻雜原子為S1、Se、S、Sn或Te，P型摻雜原子為Be、Mg或C。本發(fā)明提供的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制備方法采用正裝生長(zhǎng)，避免了倒置生長(zhǎng)電池結(jié)構(gòu)需要先與其它支撐襯底材料鍵合再去除GaAs襯底的復(fù)雜工藝，降低了電池的制作難度，In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP組分漸變過渡層可以通過多個(gè)界面抑制穿透位錯(cuò)向上穿透到達(dá)InGaAs底電池，可以使晶格失配應(yīng)力充分釋放。接下來結(jié)合附圖1、2給出本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，本優(yōu)選實(shí)施例采用MOCVD方法生長(zhǎng)本發(fā)明所述正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池。(I)在P型GaAs襯底31上生長(zhǎng)P型厚度0.1微米的GaAs緩沖層01，然后生長(zhǎng)P型厚度2.5微米的GaInP過渡層02。(2)依次生長(zhǎng)P型摻雜濃度約I X IO18 cm_3、厚度0.02微米的Ga。.15In0.85P作為背場(chǎng)層03，P型摻雜約3X IO17 cm_3、厚度2.0微米的Ina38Gaa62As作為基區(qū)04，N型摻雜濃度約為2 X IO18 cm_3、厚度0.2微米的Ina38Gaa62As作為發(fā)射區(qū)05，N型高摻雜、厚度約0.02微米Ga0.15I% 85P作為窗口層06，形成InGaAs底電池24。(3)依次生長(zhǎng) N 型摻雜 I X IO18 cm_3、厚度 0.03 微米的 Ina37Ala63As 或 Ina85Alai5P作為勢(shì)壘層07，N型摻雜濃度IXlO19cnT3以上、厚度0.015微米的Gaai5Ina85P重?fù)綄?8，P型摻雜濃度大于IX IO19 cm_3、厚度0.015微米的Ina38Gaa62As重?fù)綄?9，以及P型摻雜濃度 IX IO18 cm—3、厚度 0.03 微米的 Ina37(Ga)Ala63As 或 Ina85(Ga)Alai5P 作為勢(shì)壘層 10 形成第一隧道結(jié)25。(4)依次生長(zhǎng) P 型摻雜 I X IO18 cm_3、厚度 0.02 微米的 Ina37Ala63As 或 Ina85Alai5P作為背場(chǎng)層11，P型摻雜約3 X IO17 cm_3、厚度2.0微米的InGaAsP作為基區(qū)12，N型摻雜約為2 X IO18 cm_3、厚度0.2微米的InGaAsP作為發(fā)射區(qū)13，N型高摻雜、厚度約0.02微米Ina37Ala63As作為窗口層14，形成InGaAsP底電池26。(5)依次生長(zhǎng)N型摻雜IX IO18 cm_3、厚度0.03微米的Ina37Ala63As作為勢(shì)壘層15，N型摻雜濃度I X IO19 cm_3以上、厚度0.015微米的Gaai5Ina85P重?fù)綄?6，P型摻雜濃度大于I X IO19 cm—3、厚度0.015微米的Ina38Gaa62As重?fù)綄?7，以及P型摻雜I X IO18 cm—3、厚度0.03微米的Ina37Ala63As作為勢(shì)壘層18形成第二隧道結(jié)27。(6)依次生長(zhǎng)P型摻雜為I X IO18 cm_3、厚度0.02微米的In。.30A10.mAs作為背場(chǎng)層19，P型摻雜約為3 X IO17 cm_3、厚度2.0微米的Ina37Ala63As作為基區(qū)20，N型摻雜濃度約為2 X IO18 cm_3、厚度0.2微米的Ina37Ala63As作為發(fā)射區(qū)21，N型高摻雜、厚度約0.02微米1%S0Al0.T0As作為窗口層22，形成InGaAs底電池28。(7)然后生長(zhǎng)N型摻雜濃度約為6X IO18 cm_3、厚度0.5微米的Ina38Gaa62As作為太陽電池的歐姆接觸層23。用MOCVD方法生長(zhǎng)獲得的InAlAs/InGaAsP/InGaAs正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示。太陽電池的電極制備工藝:在P型GaAs襯底31上制備P電極29，在N型歐姆接觸層11的表面制備N電極30，獲得所需的太陽電池，其結(jié)構(gòu)如附圖2所示。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，包括GaAs襯底，其特征在于，包括在GaAs襯底上依次設(shè)置的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，其特征在于，所述InAlAs頂電池、InGaAsP中間電池以及InGaAs底電池之間晶格常數(shù)匹配，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池帶隙組合為 1.93 eVU.39 eV、0.94 eV。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，其特征在于，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池與所述GaAs襯底之間存在晶格失配，二者通過晶格異變生長(zhǎng)GaInP過渡層實(shí)現(xiàn)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，其特征在于，所述GaInP過渡層選擇In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP材料作為漸變過渡層，實(shí)現(xiàn)由GaAs襯底到InGaAs底電池的過渡，X的取值由0.49變化至0.85。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，其特征在于，所述GaInP過渡層選擇In組分步進(jìn)的Ga1-JnxP材料作為漸變過渡層，所述漸變過渡層通過多個(gè)界面抑制穿透位錯(cuò)向上穿透到達(dá)InGaAs底電池，x的取值由0.49變化至0.85。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池，其特征在于，所述GaAs襯底采用P型GaAs襯底，或者采用N型GaAs襯底并通過一隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)由N型到P型的轉(zhuǎn)化。
7.—種權(quán)利要求1所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池的制備方法，其特征在于，包括步驟:I)提供一 GaAs襯底； 2)在GaAs襯底上依次生長(zhǎng)In組分步進(jìn)的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層； 3)分別在所述歐姆接觸層和GaAs襯底上制備上、下電極，獲得目標(biāo)太陽電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制備方法，其特征在于，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的各結(jié)構(gòu)層均采用MOCVD法生長(zhǎng)形成，其中的N型摻雜原子為S1、Se、S或Te，P型摻雜原子為Zn、Mg或C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池制備方法，其特征在于，所述的正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池中的各結(jié)構(gòu)層均采用MBE法生長(zhǎng)形成，其中的N型摻雜原子為S1、Se、S、Sn或Te，P型摻雜原子為Be、Mg或C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正裝三結(jié)級(jí)聯(lián)太陽電池及其制備方法，實(shí)現(xiàn)多結(jié)太陽電池合理的帶隙組合，減小電流失配同時(shí)而又不提高電池制作成本和難度。所述電池包括GaAs襯底、在GaAs襯底上依次設(shè)置的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層。所述電池的制備方法，包括步驟1)提供一GaAs襯底；2)在GaAs襯底上依次生長(zhǎng)In組分步進(jìn)的GaInP過渡層、InGaAs底電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP中間電池、第二隧道結(jié)、InAlAs頂電池以及歐姆接觸層；3)分別在所述歐姆接觸層和GaAs襯底上制備上、下電極，獲得目標(biāo)太陽電池。
文檔編號(hào)H01L31/0687GK103165720SQ201310093060
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者李奎龍, 董建榮, 孫玉潤(rùn), 曾徐路, 趙勇明, 于淑珍, 趙春雨, 楊輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所