[发明专利]新型三结砷化镓太阳电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，尤其是一种新型三结砷化镓太阳电池。

背景技术

太阳能具有清洁环保的优点，是一种可再生的能源，光电之间地转换由太阳电池完成，目前较常采用的InGa(Al)P/InGaAs/Ge三结砷化镓太阳电池在聚光或非聚光条件下，都获得了较高的光电转换效率。三结砷化镓太阳电池的结构如图1所示：包括由AlInP(n+，35nm)/InGa(Al)P(n/p，520nm)/AlInP(p+，40nm)构成的顶电池、由AlInP(n+，50nm)/InGaAs(n/p，3.5um)/AlGaAs(p+，100nm)构成的中电池和由InGa(Al)P(n+，100nm)/Ge(n+，100nm)/Ge(p+，170um)构成的底电池；三个电池之间的隧穿结分别由AlGaAs(p++)-InGa(Al)P(n++)和GaAs(p++)-GaAs(n++)构成。

三结砷化镓太阳电池的光谱响应性和转化效率均较高，耐温性也较好，但是InGa(Al)P/InGaAs/Ge三结叠层太阳电池为电学串联结构，该结构中的顶电池和中电池短路电流匹配出现矛盾，总电流会受到子电池最小电流的限制，而且现有的太阳电池的整体成本很高，限制了其应用，导致三结砷化镓太阳电池的研制进展越发困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能有效提高转换效率的新型三结砷化镓太阳电池。

本发明采取的技术方案是：

一种新型三结砷化镓太阳电池，包括顶电池、中电池和底电池，在顶电池和中电池之间以及中电池和底电池之间分别设有一隧穿结，中电池由中电池窗口层、中电池发射区、中电池本征区、中电池基区和中电池背场层构成，其特征在于：所述中电池本征区的总厚度为0.1～2.4微米且由多个周期的量子点层/应变补偿层相互叠加构成；

每周期的量子点层/应变补偿层中位于下部的量子点层的材料为In_xGa_1-xAs，厚度为1～6个亚单层，位于量子点层上方的应变补偿层的材料为GaN_yAs_1-y，厚度为0.02～0.04微米，所述0.4≤x≤1，0.001≤y≤0.5。

而且，所述中电池本征区的总厚度为0.2～2微米，每个量子点层/应变补偿层中的量子点层厚度为1.82～5.8个亚单层，应变补偿层厚度为0.02微米，所述x为0.45，所述y为0.01。

而且，所述周期的数量为5～100。

而且，所述中电池窗口层的材料为Al_zGa_1-zAs，厚度为0.02～0.06微米，所述0.01≤z≤0.05。

而且，所述z为0.04，厚度为0.03微米。

而且，所述中电池基区厚度为0.5～2微米。

而且，所述中电池发射区厚度为0.15～0.5微米。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，在中电池本征区中引入量子点结构，形成中间带，利用应变补偿层，使量子点层上的量子点密度达到10¹¹每平方厘米，整体尺寸均匀，可以有效的利用不同波段的太阳光，使太阳电池的整体电流密度显著增加，提高了电池的转换效率，而且解决了现有三结砷化镓太阳电池顶电池与中电池电流匹配的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是中电池中本征区的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种新型三结砷化镓太阳电池，如图1～2所示，包括主要由InGa(Al)P构成的顶电池、中电池和主要由Ge构成的底电池，在顶电池和中电池之间以及中电池和底电池之间分别设有一隧穿结的结构，中电池由中电池窗口层、中电池发射区、中电池本征区、中电池基区和中电池背场层构成，本发明的创新在于：中电池本征区的总厚度为0.1～2.4微米且由多个周期的量子点层/应变补偿层相互叠加构成；