[发明专利]太阳能电池

说明书

相关申请

本申请要求2011年9月2日提交的美国临时申请序号61/530680、2012年5月22日提交的美国临时申请序号61/650133、以及2012年6月8日提交的美国临时申请序号61/657698的权益和优先权，其公开通过引用被整体地结合到本文中。

关于联邦政府赞助研究或开发的声明

本发明的各部分可能已结合合同号HR0011-07-9-0005下的政府经费进行，并且政府可能有某些权限。

技术领域

本发明涉及太阳能电池，并且更特别地涉及利用渐变缓冲物的太阳能电池。

背景技术

对于针对基于空间和陆地应用的高效率光伏的串联多结太阳能电池的设计和制造存在相当大的兴趣。多结太阳能电池包括具有被设计成使得能够高效地收集宽太阳光谱的带隙的两个或更多p-n结子电池。子电池带隙被控制使得随着入射太阳光谱通过多结太阳能电池传递下去，其通过连续减小的带隙能的子电池。因此，使与单结电池相关联的效率损失——高能光子的低效收集和不能收集低能量光子最小化。

发明内容

本发明是用于利用渐变缓冲物的多结太阳能电池结构的器件、系统以及方法。示例性硅锗太阳能电池结构能够具有基板，并且在基板上生长了渐变缓冲层。在渐变缓冲层中或上面生长了用于第一太阳能子电池的基极层和发射极层。能够在发射极层与基极层之间提供第一结。能够在第一太阳能子电池的顶部上生长第二太阳能子电池。

本发明并不意图局限于必须满足本发明的任何声称的目的或特征中的一个或多个的系统或方法。注意到本发明不限于本文所描述的示例性或主要实施例也是重要的。本领域普通技术人员进行的修改和替换被视为在本发明的范围内，除被以下权利要求之外，其不受限制。

附图说明

通过阅读结合附图进行的以下详细描述，将更好地理解本发明的这些及其它特征和优点，在所述附图中：

图1是根据本发明的示例性多结电池实施例的完整器件的轮廓图。

图2（a—d）是根据本发明的示例性多结电池实施例的正在构造的器件的轮廓图。

图3是根据本发明的示例性多结电池实施例的用来构造器件的示例性动作的流程图。

图4是根据本发明的透明基板上的示例性多结电池实施例的完整器件的轮廓图。

图5（a—h）是根据本发明的透明基板上示例性多结电池实施例的正在构造的器件的轮廓图。

图6是根据本发明的透明基板上示例性多结电池实施例的用来构造器件的示例性动作的流程图。

具体实施方式

概述

使用16%高效太阳能电池的太阳能模块支配目前的光伏市场，但即使在今天的每瓦特非常低的价格下，在世界的大部分中，其不能在没有重要津贴的情况下被有利地安装。这部分地是因为非模块成本或系统平衡（BOS）成本支配总安装成本。这些BOS成本中的大部分是面积相关的，并且与面积线性地按比例。因此，较高效率太阳能电池通过减少用于给定功率输出的太阳安装面积的量而降低BOS成本。例如，对于基于住宅的屋顶安装而言，能够估计效率的加倍将导致每瓦特的总系统安装成本的约20—30%下降。

根据本发明的一个实施例，硅上串联电池具有对于至少33%电池效率或者今天市场主导的低成本的基于硅的太阳能电池的电池效率约双倍的潜力。实施例可利用SiGe渐变缓冲物以允许在硅晶片上生长具有例如约80%的Ge含量的低位错密度SiGe。顶部子电池能够是与在其下面的SiGe进行匹配的GaAsP晶格。GaAsP能够具有约1.6eV的带隙。底部子电池可以是SiGe，在SiGe渐变缓冲物上面。底部子电池的SiGe能够具有约0.9eV的带隙。

实施例基于在硅基板上的硅锗的渐变缓冲物上生长的硅锗子电池上所生长的III-V外延子电池而为高效率多结太阳能电池提供附加益处。当前，被用于几乎所有商用多结III-V太阳能电池的单晶锗基板占此类太阳能电池成本的大多数，即使只有此基板的顶部部分对太阳能电池操作有所贡献。

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