[发明专利]碳化硅中间带太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅中间带太阳能电池，其特征在于，包括：

n型碳化硅衬底(1)；

形成于该n型碳化硅衬底(1)上的经深能级杂质离子注入和纳秒激光退火的本征层(2)，其作为中间带光吸收层；以及

形成于该本征层(2)上的p型帽层(3)。

2.根据权利要求1所述的碳化硅中间带太阳能电池，其特征在于，所述本征层(2)的厚度介于1μm至15μm之间，其中，深能级杂质的原子百分比浓度介于0.1％至1％之间。

3.根据权利要求1所述的碳化硅中间带太阳能电池，其特征在于，所述p型帽层(3)的厚度介于100nm至300nm，其中，p型掺杂原子浓度介于10¹⁵～10¹⁸/cm³。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳化硅中间带太阳能电池，其特征在于，所述本征层(2)、p型帽层(3)与所述n型碳化硅衬底(1)的晶型和取向一致。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的碳化硅中间带太阳能电池，其特征在于，所述n型碳化硅衬底(1)为3C、4H或6H碳化硅单晶片，载流子浓度介于10¹⁵至10¹⁸/cm³。

6.一种权利要求1至3中任一项所述碳化硅中间带太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

步骤B：在n型碳化硅衬底(1)上生长本征层(2)；

步骤C：对所述本征层(2)进行离子注入；

步骤D：应用纳秒超快激光对离子注入后的本征层(2)进行退火；以及

步骤E：在退火后的本征层(2)上生长p型帽层(3)。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C的离子注入步骤中，所注入的杂质原子在本征层(2)内产生的杂质能级距离导带边或价带边大于0.5eV；离子注入后，杂质原子在碳化硅本征层(2)内的原子百分比浓度为0.1～1％。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D的退火步骤中，激光的能量密度为1～5J/cm²，样品上每点的激光辐照数目为1～10个。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B和步骤E中，均采用低压化学气相沉积技术外延生长碳化硅薄膜，分别作为本征层(2)和p型帽层。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B和步骤C中，低压化学气相沉积技术外延生长碳化硅薄膜的相关参数如下：生长压力为10～150torr，生长温度为1500℃～1550℃，所用碳源为含碳的无氧气体，所用硅源为含硅的无氧气体；按碳、硅原子摩尔比为1～2的比例通入气体；生长时氢气流量为5～20L/min；生长时间为60～120分钟；

其中，所述步骤B中，生长时间为60～120min，所述步骤E中，生长时间为10～60min。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括：

步骤A：对所述n型碳化硅衬底进行预处理，以去除表面的污染物和氧化层。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A包括：

对所述n型碳化硅衬底进行化学清洗；以及

在真空环境下对化学清洗后的n型碳化硅衬底进行氢气表面刻蚀；

其中，所述氢气表面刻蚀采用的刻蚀压力为10～150torr，温度为1300～1600℃，氢气流量为10～20L/min，刻蚀时间为10～60min。