[发明专利]一种含有双边场助效应的异质结太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池，具体涉及一种含有双边场助效应的异质结太阳电池。

背景技术

III-V族化合物太阳电池因其转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源。随着化合物半导体生长技术(如金属有机化合物汽相外延——MOCVD) 的不断进步，III-V族太阳电池的效率得到了很大提高。目前，单结GaAs电池效率已经超过29%，键合五结III-V族太阳电池效率已经达到36%。实现高效五结-六结太阳电池得关键点之一是获得带隙在1.7-1.8eV即波长在690nm-730nm的第二结，通常该吸收波段材料采用Al组分在20-28%的AlGaAs，众所周知的是高Al组分化合物通常具有比较低的载流子有效寿命，尤其是n型掺杂所形成的DX中心缺陷是非常严重的复合中心。

在通常的异质结太阳电池中，如图1所示没有在窄带隙发射区中采用场助结构，或者如图2所示采用了含有未掺杂层的场助结构，而在宽带隙基区中没有采用场助结构，这都降低了载流子的输运能力尤其是窄带隙发射区的空穴向宽带隙基区的跃迁。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有双边场助效应的异质结太阳电池，该电池克服已有了技术载流子的输运能力低，尤其是窄带隙材料区的空穴向宽带隙基区的跃迁能力低的问题，通过双场助结构，提高载流子的输运能力和跃迁能力，提高太阳能电池的利用率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种含有双边场助效应的异质结太阳电池，该电池包含依次设置的宽带隙材料区、窄带隙材料区和窗口层区域。

其中，所述的宽带隙材料区包含依次设置的宽带隙基区和未掺杂区。

其中，所述的宽带隙基区和未掺杂区形成了第一同质结，该第一同质结具有场助结构。

其中，所述的窄带隙材料区和窗口层区域形成了第一异质结，该第一异质结具有场助结构。

其中，所述的宽带隙材料区和窄带隙材料区形成了第二异质结。

其中，所述的宽带隙基区采用i/p-/p+型Al_yGa_1-yAs，0.24 ≤y ≤0.3，厚度为10~3000nm，p型掺杂浓度从10¹⁶到10¹⁸cm^-3。

其中，所述的窄带隙材料区采用n+/n-型Al_xGa_1-xAs，x ≤0.2，厚度为10~100nm，n型掺杂浓度为10¹⁶cm^-3到10¹⁸cm^-3。

其中，所述的窗口层区域采用采用n型的Al(Ga)InP或Al_zGa_1-zAs，z≥0.4，厚度为10~50nm，n型掺杂浓度为10¹⁷~10¹⁸cm^-3。

所述的窄带隙材料区包含依次设置的弱n型掺杂区和重n型掺杂区，该弱n型掺杂区和重n型掺杂区的n型掺杂浓度不同。

所述的弱n型掺杂区和重n型掺杂区的厚度均为10~50nm。

所述的弱n型掺杂区和重n型掺杂区形成了第二同质结，该第二同质结具有场助结构。

所述的第二同质结和第一异质结的场助结构均为n+/n-型场助。

所述的第一同质结的场助结构为i/p-型场助。

所述的宽带隙基区和窄带隙材料区的掺杂浓度分布函数为梯度、线性、多项式或指数形式中的任意一种。

所述的未掺杂区采用Al_yGa_1-yAs，0.24 ≤y ≤0.3，厚度为10~100nm，未掺杂。

所述的太阳电池还包含设置在宽带隙基区侧的背场。

所述的背场采用n型的Al_zGa_1-zAs，z≥0.4，厚度为10~50mm，p型掺杂浓度为10¹⁷~10¹⁸cm^-3。

本发明提供的一种含有双边场助效应的异质结太阳电池，解决了已有技术存在的载流子的输运能力和跃迁能力低的问题，具有以下优点：