[发明专利]一种太阳能电池及其制作方法

说明书

本申请提供一种太阳能电池及其制作方法，所述太阳能电池包括依次层叠设置且晶格匹配的第一子电池、第一隧穿结、第二子电池、第二隧穿结和第三子电池，所述第二子电池中包括多量子阱结构；其中，所述多量子阱结构包括交叉层叠的多层势阱层和多层势垒层，以及位于所述势阱层和所述势垒层之间的缓冲过渡层。所述缓冲过渡层能够更为精确的平衡应力，减少缺陷，并且可以改善多量子阱结构中势阱层和势垒层之间的界面处出现原子互扩散的问题。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制作方法。

背景技术

太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种清洁能源利用装置。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用。

传统的晶格匹配三结电池中顶电池GaInP和中电池InGaAs与底电池Ge之间电流密度存在不匹配，限制了光电转换效率的提高。因此，三结电池如何进一步调整顶中电池的匹配电流成为亟待解决的问题。

现有技术中提出了在PN结的本征层中加入多量子阱结构(MQW)，利用应变平衡等外延生长技术，可以较好地解决晶格失配的问题，由于量子阱结构引入了中间能级，使得电池的光谱响应得到扩展，从而达到提高电池的短路电流的目的。与常规三结太阳电池相比，通过拓展GaAs中电池的光谱响应，调整顶中电池的匹配电流，最终实现电池转换效率的提升。

尽管通过平衡应力的方法能够减少晶体缺陷，但由于GaAsP的周期性高势垒阻碍了载流子的输运，降低太阳电池的开路电压Voc和填充因子FF，而且需要足够多的MQW数目对于收集光子提高太阳电池性能至关重要，但是过多的MQW数目会带来过多的界面。界面处存在原子扩散问题，从而影响太阳能电池的光电性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中多量子阱结构的势阱层和势垒层之间的界面处存在原子互相扩散的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能电池，包括：

依次层叠设置且晶格匹配的第一子电池、第一隧穿结、第二子电池、第二隧穿结和第三子电池，所述第二子电池中包括多量子阱结构；

其中，所述多量子阱结构包括交叉层叠的多层势阱层和多层势垒层，以及位于所述势阱层和所述势垒层之间的缓冲过渡层。

优选地，所述第一子电池为Ge底电池，所述第二子电池为包含多量子阱结构的InGaAs中电池，所述第三子电池为GaInP或AlGaInP顶电池。

优选地，所述多量子阱结构中势阱层的材质为In_xGa_1-xAs；势垒层的材质为GaAs_1-yP_y；其中，x的取值范围为0-0.3，包括0.3；y的取值范围为0-0.5，包括0.5。

优选地，当所述势阱层材料为In_xGa_1-xAs，且x<0.1时，所述缓冲过渡层的材质为GaAs；

当所述势阱层材料为In_xGa_1-xAs，且x≥0.1时，所述缓冲过渡层的材质为In_zGaAs，其中，0<z<x。

优选地，所述缓冲过渡层的厚度范围为0.3nm-3nm，包括端点值。

优选地，多层所述缓冲过渡层中至少存在一层缓冲过渡层厚度与其余缓冲过渡层的厚度不同。