[发明专利]具有局部化掺杂的顶盖层的太阳能电池结构

说明书

技术领域

本揭示内容涉及太阳能电池和太阳能电池的制作，且特定而言，涉及基于III-V半导体化合物的多结太阳能电池。

背景技术

光伏电池(也称作太阳能电池)是在过去数年中已变得可用的重要能源。太阳能电池当前正用于大量面向商业和消费者的应用，其中包含卫星和其它与太空相关的应用。某些太阳能电池具有多结太阳能电池结构，所述结构包含在衬底上一个在另一个上面垂直堆叠的多个子电池。当太阳能电池以阵列形式接收阳光或受到照射时，每一电池均承受正向偏压。然而，如果所述电池的一个或一个以上电池未受到照射，例如，由于遮蔽或损坏，则被遮蔽的电池可能变成承受反向偏压以承载被照射电池所产生的电流。此种反向偏压可降格所述电池且可最终使所述电池变得不能操作。为防止反向偏压，有时构建有二极管结构。例如，第6,868,414号美国专利(其受让于本申请案的受让人)揭示了一种具有形成于顶部子电池层上方的集成旁通二极管的单片式多结太阳能电池结构。旁路二极管的作用是将电流抽离被遮蔽或受损的电池。在被遮蔽的电池变成承受反向偏压时，旁路二极管就会变成承受正向偏压。不是迫使电流穿过被遮蔽电池，而是二极管将电流抽离被遮蔽的电池且维持与下一电池的连接。

虽然将旁通二极管制作成集成装置可增强其效率和效能，但已发现集成旁通二极管的制作有时会减小顶部子电池的开路电压(V_oc)，而这种情况可是不期望的。

发明内容

根据本发明的一个方面，太阳能电池包含半导体衬底和一序列设置于所述衬底上的半导体层。所述序列的半导体层包含半导体窗口层。太阳能电池也包含位于所述窗口层上的含有半导体硅的顶盖层。所述顶盖层通过半导体阻挡层与所述窗口层在空间上分离，所述半导体阻挡层不包含硅或具有比所述顶盖层的硅浓度明显低(例如，至少低50％)的硅浓度。

在另一方面，本发明包含制作太阳能电池的方法。所述方法包含沉积一序列半导体层以在半导体衬底上形成太阳能电池结构，其中所述序列的半导体层包含半导体窗口层。将半导体阻挡层沉积于所述窗口层上，并将含有半导体硅的顶盖层沉积于所述阻挡层上。所述阻挡层不包含硅或具有比所述顶盖层的硅浓度明显低的硅浓度。

在某些实施方案中可提供以下特征中的一种或一种以上特征。例如，在某些情况下，所述阻挡层中的硅浓度比所述顶盖层的硅浓度小至少两个数量级。所述阻挡层可厚于所述顶盖层且，在某些实施方案中，比所述顶盖层厚至少数倍。

所述窗口层可为(例如)含有铝的III-V半导体化合物，且所述阻挡层和顶盖层的每一者可包含III-V半导体化合物。例如，所述阻挡层和顶盖层可为InGaAs层，而所述窗口层可为AlInP₂层.

所述顶盖层中的硅浓度可(例如)介于约1×10¹⁸cm^-3至约1×10¹⁹cm^-3的大约范围内。在某些实施方案中，所述顶盖层中的硅浓度介于约5×10¹⁸cm^-3至约6×10¹⁸cm^-3的范围内。

所述序列的半导体层可包含具有一个在另一个上面堆叠的子电池的多结太阳能电池结构，其中所述窗口层靠近所述子电池堆叠的顶部。

某些实施方案包含各种优点。例如，添加的阻挡层可帮助防止(或减小)硅扩散入所述窗口层中且，因此可防止(或减小)铝从所述窗口层扩散出。这样可导致太阳能电池开路电压(V_oc)和效率的增加。

依据以下实施方式、附图和权利要求书，本发明的其它特征和优点可显而易见。

附图说明

图1图解说明根据本发明的太阳能电池的实例。

图2图解说明根据本发明的太阳能电池层的实例。

图3图解说明位于太阳能电池层上的旁通二极管层的实例。

图4是根据本发明方法的实例的流程图。

具体实施方式

图1图解说明多结太阳能电池结构的实例，所述结构具有：第一部分12，其用作将太阳能转换成电能的太阳能电池10；和第二部分14，其包含形成于所述太阳能电池层上的集成旁通二极管24。旁通二极管24为太阳能电池10提供反向偏压保护。井16可形成于太阳能电池10与旁通二极管24之间以提供太阳能电池的有源部分与旁通二极管24之间的电分离。井16也可为分流器18提供路径以接近衬底36。所述井随后可填满诸如抗反射性材料的非导电性材料。