[发明专利]在中间电池中具有低带隙吸收层的多结太阳能电池和其制备方法

权利要求书

1.一种多结光伏电池，其包含：

由磷化镓铟组成的顶部子电池；

经安置与所述顶部子电池直接相邻且晶格匹配的第二子电池，其包括由磷化镓铟组成的发射极层；与所述发射极层晶格匹配的由砷化镓铟组成的基极层；和具有不同晶格常数的第一和第二不同半导体层的序列，所述序列形成安置在所述发射极层与所述基极层之间的低带隙层；所述第二子电池产生第一光生电流；

安置在所述第二子电池的所述基极层下方且与其相邻的分布式布拉格反射器DBR层，其中所述分布式布拉格反射器层是由多个交替的晶格匹配材料层组成且其相应折射率不连续，其中使交替层之间的折射率差异最大化以使实现给定反射率所需的周期数最小化；以及

与所述第二子电池晶格匹配且由锗组成的下部子电池，所述下部子电池经安置与所述分布式布拉格反射器DBR层相邻，且产生量实质上等于所述第一光生电流的第二光生电流。

2.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述DBR层包括由p型InGaAlP层组成的第一DBR层，和安置在所述第一DBR层上的由p型InAlP层组成的第二DBR层。

3.根据权利要求2所述的多结光伏电池，其中所述DBR层包括由p型Al_xGa_1-xAs层组成的第一DBR层，和安置在所述第一DBR层上的由p型Al_yGa_1-yAs层组成的第二DBR层，其中y大于x。

4.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述DBR层的所述交替层的厚度经设计以使得DBR反射率峰的中心与在所述装置的中间子电池的本征层中形成的所述低带隙层的吸收波长共振。

5.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述DBR层中的所述周期数决定所述反射率峰的振幅，且经选择以最优化所述低带隙层中的电流生成。

6.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述DBR层中的所述周期数在5到50个交替材料对周期范围内。

7.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中第一和第二不同半导体层的所述序列形成其中具有多个量子阱或量子点的本征区域。

8.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中第一和第二不同半导体层的所述序列分别包含压缩应变层和拉伸应变层。

9.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中第一和第二不同半导体层的所述序列的平均应变约等于零。

10.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述第一和第二半导体层各自厚约100埃到300埃。

11.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述低带隙层中的所述第一半导体层包含InGaAs且所述中间带隙层中的所述第二半导体层包含GaAsP。

12.根据权利要求11所述的多结光伏电池，其中所述低带隙层的每一InGaAs层中铟的百分比在10％到30％范围内。

13.根据权利要求1所述的多结光伏电池，其中所述顶部子电池的厚度应使其生成的电流比所述第一电流小约4％到5％。

14.一种使用MOCVD反应器制造多结太阳能电池的方法；其包含：

提供半导体衬底，其包括下部子电池；在所述下部子电池上形成分布式布拉格反射器DBR层，其中所述分布式布拉格反射器层是由多个交替的晶格匹配材料层组成且其相应折射率不连续；

在所述分布式布拉格反射器DBR层上形成第二子电池，其包括由磷化镓铟组成的发射极层；与所述发射极层晶格匹配的由砷化镓铟组成的基极层；和在所述基极层与所述发射极层之间的本征层，所述本征层是由具有不同晶格常数的第一和第二不同半导体层的序列组成，所述序列形成安置在所述发射极层与所述基极层之间的中间带隙层；所述第二子电池产生第一光生电流；以及

在所述第二子电池上形成顶部子电池。

15.根据权利要求14所述的方法，其中交替第一和第二半导体层的所述序列的平均晶格常数大约等于所述衬底的晶格常数。

16.根据权利要求14所述的方法，其中第一和第二半导体层的所述序列的总厚度为约3微米。