[发明专利]一种具有抗辐照结构的高效三结级联砷化镓太阳电池及其制造方法

权利要求书

1.一种具有抗辐照结构的高效三结级联砷化镓太阳电池，其特征在于，包括P型接触层、底电池、第一隧穿结、具有应变结构的DBR1、中电池、第二隧穿结、具有应变结构的DBR2、顶电池和N型接触层；

所述底电池、中电池和顶电池为三结子电池，由下至上依次排列；

所述底电池与中电池之间通过第一隧穿结连接；

所述第一隧穿结与所述中电池之间还设有DBR1；

所述中电池与所述顶电池之间通过第二隧穿结连接；

所述第二隧穿结与所述顶电池之间还设有DBR2；

所述底电池下层还设有P型接触层，所述P型接触层为P型Ge衬底；

所述顶电池的上层还设有N型接触层；

所述底电池由下至上依次包括P-Ge基区、N-Ge发射区和GaInP成核层；在P型接触层表面通过PH₃扩散形成N-Ge发射区和GaInP成核层，所述P-Ge基区为P型接触层和N-Ge发射区的过渡区，P-Ge基区作为底电池的基区；所述N-Ge发射区厚度0.1～0.3μm，所述GaInP成核层厚度0.03～0.10μm；所述底电池禁带宽度为0.67eV；所述P型接触层为P型Ge的衬底，掺杂剂为Ga，掺杂浓度在1×10¹⁸～10×10¹⁸ /cm³，在所述第一隧穿结与底电池间设有InGaAs缓冲层；

所述第一隧穿结为N⁺⁺GaAs/P⁺⁺GaAs，其中，N⁺⁺GaAs层和P⁺⁺GaAs层厚度均在0.01～0.04μm，N⁺⁺GaAs的掺杂剂为Te、Se、Si其中的一种或者多种组合，掺杂浓度3×10¹⁸～1×10¹⁹/cm³；P⁺⁺GaAs的掺杂剂为Mg、Zn、C其中的一种或者多种组合，掺杂浓度要求2×10¹⁹～5×10¹⁹/cm³；

所述DBR1由10～30对InAlAs/InGaAs结构组成，其中，相邻的每对InAlAs/InGaAs结构中，InGaAs中In摩尔组分阶梯式增加，梯度为1％～3％，初始In摩尔组分为1％，InAlAs中In摩尔组分阶梯式增加，梯度为1％～3％，初始In摩尔组分为0.5％；每对InAlAs/InGaAs结构中，InAlAs结构、InGaAs结构的厚度根据λ/4n计算，其中850nm≤λ≤1200nm，n为对应AlGaAs或者InGaAs材料的折射率；

所述中电池由下至上依次包括InAlAs背电场、In_xGa_1-xAs基区、In_xGa_1-xAs发射区、AlInP或GaInP窗口层组成，其中In_xGa_1-xAs基区和In_xGa_1-xAs发射区中In的组分x的范围是0.01≤x≤0.22；所述中电池禁带宽度为1.1～1.4eV，利于中电池吸收更多的太阳光，提高中电池的电流密度；In_xGa_1-xAs基区的厚度为1.5～2.5μm，In_xGa_1-xAs发射区的厚度为0.1～0.2μm，AlInP或GaInP窗口层厚度为0.05～0.15μm；AlInP或GaInP窗口层为AlInP窗口层或GaInP窗口层；

所述第二隧穿结为N⁺⁺GaInP/P⁺⁺AlGaAs，其中，N⁺⁺GaInP层与P⁺⁺AlGaAs层的厚度均为0.01～0.04μm，N⁺⁺GaInP的掺杂剂为Te、Se、Si其中的一种或者多种组合，掺杂浓度3×10¹⁸～1×10¹⁹/cm³；P⁺⁺AlGaAs的掺杂剂为Mg、Zn、C其中的一种或者多种组合，掺杂浓度要求2×10¹⁹～5×10¹⁹/cm³；

所述DBR2由10～30对AlInP/AlGaInP结构组成，其中，第一对AlInP/AlGaInP结构与中电池晶格晶格常数匹配一致，之后相邻的每对AlInP/AlGaInP结构结构的In摩尔组分按照阶梯式减少，AlInP中In摩尔组分梯度为1％～3％，AlGaInP中In摩尔组分梯度为1％～3％；每对AlInP/AlGaInP结构中，AlInP结构、AlGaInP结构的厚度根据λ/4n计算，其中650nm≤λ≤800nm，n为对应AlInP或者AlGaInP材料的折射率；

所述顶电池由下至上依次包括AlGaInP背电场、Ga_yIn_1-yP基区、Ga_yIn_1-yP发射区及AlInP窗口层，其中Ga_yIn_1-yP基区和Ga_yIn_1-yP发射区中Ga的组分y的范围是0.30≤y≤0.50，所述顶电池禁带宽度为1.6～1.9eV，AlGaInP背电场厚度为0.02～0.15μm，Ga_yIn_1-yP基区和Ga_yIn_1-yP发射区的总厚度为0.5～1μm，AlInP窗口层厚度0.03～0.05μm，有利于顶电池吸收更多的太阳光，提高顶电池的电流密度；

所述N型接触层为GaAs材料的GaAs窗口层，生长厚度为0.3～0.6μm,掺杂剂为Te，Se，Si其中的一种或者多种组合，掺杂浓度在3×10¹⁸～9×10¹⁸/cm³。