[发明专利]三结太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化合物半导体太阳能电池领域，具体涉及一种三结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

高倍聚光光伏技术（CPV）是一种将太阳光通过菲涅尔透镜聚光透镜，将500倍乃至1000倍以上太阳能量的光聚焦到面积很小的电池芯片上实现发电的技术，用廉价的透镜取代昂贵的半导体材料，从而实现发电成本的降低，随着电池效率的进一步提升，随着CPV产业规模的扩大，原材料成本的进一步下降，高倍聚光太阳能发电技术在不久的将来将会实现平价发电。

作为第三代太阳能电池的高倍聚光三结太阳能电池是由三个不同带隙的半导体子电池通过隧穿结连接而成的，不同子电池吸收不同波段的太阳光谱，从而可以实现更宽波段范围的太阳光谱吸收，而传统的太阳能电池由于自身半导体材料特性的限制，只能吸收较窄波段范围的太阳光谱，因此三结太阳能电池的光电转化效率比硅太阳能电池高出很多。

2011年4月，美国Solar junction公司宣布其研制出世界最高效率的三结太阳能电池，在400倍聚光、大气光学质量AM1.5、25℃的测试条件下，5.5mmx5.5mm大小的 电池效率达到了43.5%。目前国际上聚光光伏(CPV)的主要生产商Spectrolab制备的InGaP/(In)GaAs/Ge三结电池效率在500倍聚光下为量产的平均效率达到39.8%。

由于三结太阳能电池材料禁带宽度组合的灵活性，相信在未来几年，随着电池结构设计的优化，随着外延生长技术的进一步发展，三结太阳能电池的效率将突破50%。

发明内容

本发明提供了一种三结太阳能电池及其制作，其在顶电池和中电池中采用Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场来提高电池的开路电压（Voc）和短路电流（Isc），从而进一步提高电池的光电转化效率。

根据本发明的一个方面，三结太阳能电池，包括：顶电池、中电池、底电池以及两个隧穿结，其特征在于：顶电池和中电池的背电场均采用Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结结构。

优选地，所述顶电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中Al_xGa_1-xAs的Al组分x取值范围为：0.4≤x<1。

优选地，所述中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中Al_xGa_1-xAs的Al组分x取值范围为：0.2≤x<1。

优选地，所述顶电池及中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中Al_xGa_1-xAs的厚度为10~200nm。

优选地，所述顶电池及中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中AlAs的厚度为10~200nm。

优选地，所述顶电池及中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中Al_xGa_1-xAs掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁹ /cm³。

优选地，所述顶电池及中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中AlAs的厚度为10~200nm。

优选地，所述顶电池及中电池的Al_xGa_1-xAs/AlAs异质结背电场中AlAs掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁹ /cm³。