[发明专利]一种四结半导体太阳能光伏电池芯片

说明书

技术领域

本发明公开了一种四结半导体太阳能光伏电池芯片结构，属于半导体光电子技术领域。

背景技术

太阳能电池芯片是一种具有广阔应用前景的能源，具有长寿命、绿色环保和灵活性三大优点。太阳能电池芯片寿命长，只要太阳存在，太阳能电池芯片就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池芯片不会引起环境污染；太阳能电池芯片可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池芯片组，这是其它能源无法比拟的。目前，太阳能电池芯片的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价昂贵的输电线路。

但是，现有太阳能电池芯片光电转换效率相对较低制约了其进一步广泛应用于实际工作、生活中，这是由于太阳辐射能流非对称分布于以500nm左右波长为峰值的，从紫外200nm波段到远红外2600nm波段的较宽光谱范围内，特别是在我国西藏、新疆等高海拔或高纬度地区，太阳辐照能流更是大量集中于短波长可见光及紫外光波段部分。而目前多结太阳能电池芯片中顶电池芯片禁带宽度限制在1.9ev左右，对应吸收波长为650nm左右，当短波部分波长远离该吸收波长后，吸收效率下降导致太阳辐射能流中位于可见光及紫外波段内部包含的大量能量未能获得有效吸收、利用。因此如何提高太阳能电池芯片对太阳可见光、紫外光谱中尚未获得充分利用的能量吸收成为提高现有太阳能电池芯片光电转换效率，推动、太阳能电池芯片发展，进而促进这一绿色能源得以广泛应用的关键。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种以ZnSe材料作为顶电池芯片的多结太阳电池芯片，扩展太阳能电池芯片芯片的吸收谱范围，充分吸收太阳辐射分布于可见光、紫外波段的大量能流，提高太阳能电池芯片的光电转换效率。

本发明的目的是由以下的技术方案实现的：

一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，以锗(Ge)单晶片1为衬底依次生长底电池(p-Ge，n-Ge)2，成核层(GaAs)3，缓冲层(GaInAs)4，势垒层(n-GaInAs)5，隧道结(n++AlGaAs，p++GaInAs)6，势垒层(p+GaInAs)7，第二结电池(p-GaInAs，n-GaInAs)8，窗口层(n+AlGaInP/AlInAs)9，第二隧道结(n++GaInAs，p++AlGaAs)10，第二势垒层(p+GaInP)11，第三结电池(p-GaInP，n-GaInP)12，第二窗口层(n+AlInP)13，第三隧道结(n++ZnSe，p++ZnSe)14，第三势垒层(n+ZnSe)15，顶电池(p-ZnSe，n-ZnSe)16，第三窗口层(n+ZnSe)17，欧姆接触层(n+ZnSe)18。

采用半导体单晶片为衬底采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子来外延(MBE)方法生长多结太阳电池芯片。

本发明一种四结半导体太阳能光伏电池芯片，其关键是在现有多结太阳能电池芯片材料体系之上增加具有高禁带宽度的ZnSe材料顶电池芯片。ZnSe材料作为顶电池芯片附加到现有多结太阳能电池芯片材料体系之上能够扩展太阳能电池芯片的吸收谱范围，有效解决现有太阳能电池芯片对太阳辐射分布于可见光及紫外波段的大量能流无法充分吸收的问题，提高多结太阳能电池芯片的光电转换效率。

附图说明

图1一种四结半导体太阳能光伏电池芯片示意图。

图中：1、锗(Ge)单晶片，2、底电池，3、成核层，4、缓冲层，5、势垒层，6、隧道结，7、势垒层，8、第二结电池，9、窗口层，10、第二隧道结，11、第二势垒层，12、第三结电池，13、第二窗口层，14、第三隧道结，15、第三势垒层，16、顶电池，17、第三窗口层，18、欧姆接触层。

具体实施方式