[发明专利]一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法

说明书

本申请提供一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法，所述晶格失配的多结太阳能电池包括变质缓冲层，变质缓冲层包括至少两个子层，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变，在相邻两个子层之间还包括一层薄的δ掺杂层，所述δ掺杂层在生长过程中，由于断开III族金属源，导致生长中断，从而在组分渐变层将绝大多数的位错限制在相邻子层的界面处后，在界面处插入一层薄的δ掺杂层，可以使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，进而能够针对性的增强位错阻断的效果，减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池将组分阶变法的作用与δ掺杂层的作用结合在一起，从而提高了阻挡位错的效果。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法。

背景技术

太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。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。

但是传统的晶格匹配三结电池顶电池GaInP和中电池In_0.01GaAs的电流密度远小于底电池Ge的电流密度，没有充分利用太阳光谱，限制了光电转换效率的提高。提高太阳电池转换效率的最有效的途径是提高各子电池的带隙匹配程度，从而更合理的分配太阳光谱。改变各子电池的带隙需要通过改变三元甚至四元材料的组分配比，往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。

在III-V族太阳电池结构的大失配材料外延中采用变质缓冲层(metamorphicbuffer)可以释放晶格失配材料外延时产生的残余应力和阻断位错向有源区的延伸。现有变质缓冲层技术采用组分阶变法，一方面组分逐层增加达到目标晶格常数，另一方面每层采用相同组分，使位错钉扎在每一缓冲层的界面处，不向上延伸进入电池有源区。

现有技术中的变质缓冲层技术虽然能够阻挡位错向上延伸，但阻挡位错的能力有限，且释放应力的效果不足，容易出现晶圆翘曲和表面粗糙的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中变质缓冲层的阻挡位错效果不足，且释放应力效果不好造成的晶圆翘曲和表面粗糙的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种晶格失配的多结太阳能电池，至少包括：

第一子电池、第二子电池和第三子电池；

位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的变质缓冲层；

所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；

且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；

至少一层δ掺杂层，每层所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间。

优选地，所述δ掺杂层的材料为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一种。

优选地，所述δ掺杂层的总厚度为10nm-100nm，包括端点值。

优选地，所述δ掺杂层的掺杂类型为n型掺杂，掺杂杂质包括Si、Te或Se。

优选地，所述δ掺杂层的掺杂类型为p型掺杂，掺杂杂质包括Zn、C、Mg或Be。

优选地，所述δ掺杂层的掺杂浓度等于或高于10¹⁸/m³。