[发明专利]一种晶格失配三结太阳电池外延生长方法

权利要求书

1.一种晶格失配三结太阳电池外延生长方法，该太阳电池包括Ge底电池、Ga_1-xIn_xAs中电池、Ga_1－yInyP顶电池三结子电池，子电池之间由隧穿结连接组成单片式串联结构；其特征在于：中电池基区Ga_1-xIn_xAs层的In组分x为0.04—0.17，顶电池基区Ga_1－yInyP层的In组分y为0.52—0.65；通过在中电池Ga_1-xIn_xAs基区初始外延层中插入p-GaAsP/Ga_1－1.2xIn_1.2xAs超晶格，阻止穿透位错向结构表层的传播；插入的超晶格进行退火处理，消除残余应力。

2.根据权利要求1所述的晶格失配三结太阳电池外延生长方法，其特征在于：在中电池Ga_1-xIn_xAs基区生长初始阶段0.15—1.2μm厚度区域，插入2—8组p-GaAsP/Ga_1－1.2xIn_1.2xAs超晶格。

3.根据权利要求1或2所述的晶格失配三结太阳电池外延生长方法，其特征在于：GaAsP/Ga_1－1.2xIn_1.2xAs超晶格周期数为3—10，GaAsP势垒层的As组分为0.80—0.90、垒宽为8—20nm，Ga_1－1.2xIn_1.2xAs势阱层阱宽为3—10nm。

4.根据权利要求1所述的晶格失配三结太阳电池外延生长方法，其特征在于：退火步骤为：中电池基区生长温度降温至250℃，反应室压力由100mba升至1000mba，维持120s，然后再升至生长温度，反应室压力降到100mba。

5.根据权利要求1所述的晶格失配三结太阳电池外延生长方法，其步骤如下：

（1） n-Ge底电池发射区生长    通过对p-Ge衬底进行磷扩散，形成p-Ge底电池基区/n-Ge底电池发射区，n-Ge发射区厚度为0.15μm，掺杂浓度5×10¹⁸/cm³；

（2） n-GaInP成核层生长    厚度为0.15μm，掺杂浓度1×10¹⁸/cm³；

（3） 缓冲层生长    厚度为0.4—1.6μm，掺杂浓度1×10¹⁸/cm³，使用2—8层具有均匀组分间隔的InGaAs逐步从衬底的晶格常数过渡到Ga_1-xIn_xAs中电池的晶格常数，每层生长0.2μm，每层的In组分渐变率为0.02；

（4） 底中电池隧穿结生长    由p⁺⁺GaAs(0.015μm)/n⁺⁺GaAs(0.015μm)构成，掺杂浓度为1×10¹⁹/cm³；

（5） p⁺-AlGaAs中电池背场生长    厚度为0.1μm，掺杂浓度1×10¹⁸/cm³；

（6） p-GaInAs中电池基区生长    厚度为3.5μm，掺杂浓度1×10¹⁷/cm³，p-GaInAs中电池基区由下至上生长顺序如下：

（ⅰ）0.1—0.25μm p-Ga_1－xInxAs；

（ⅱ）60—150nm GaAsP/Ga_1－1.2xIn_1.2xAs超晶格；

（ⅲ）退火；

（ⅳ）重复（ⅰ）—（ⅲ）1—7次；

（ⅴ）1.5—2.8μm p- Ga_1－xInxAs；

（7） n⁺-GaInAs中电池发射区生长    厚度为0.1μm，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³；

（8） n⁺-AlInP中电池窗口层生长    厚度为0.05μm，掺杂浓度5×10¹⁸/cm³；

（9） 中顶电池隧穿结生长    由p⁺⁺AlGaAs(0.015μm)/n⁺⁺GaInP(0.015μm)构成，p型掺杂浓度为5×10¹⁹/cm³，n型掺杂浓度为1×10¹⁹/cm³；

（10） p⁺-AlInP顶电池背场生长    厚度为0.04μm，掺杂浓度1×10¹⁸/cm³；

（11） p-GaInP顶电池基区生长    厚度为0.5μm，掺杂浓度1×10¹⁷/cm³；

（12） n⁺-GaInP顶电池发射区生长    厚度为0.1μm，掺杂浓度1×10¹⁸/cm³；

（13） n⁺-AlInP顶电池窗口层生长    厚度为0.035μm，掺杂浓度5×10¹⁸/cm³；

（14） n⁺-GaAs接触层生长    厚度为0.5μm，掺杂浓度5×10¹⁸/cm³。