[发明专利]一种多结叠层激光光伏电池

权利要求书

1.一种多结叠层激光光伏电池，用于将激光能量转换为电能，所述光伏电池包括衬底、电池单元层叠体、上电极和下电极，所述下电极、上电极分别与电池单元层叠体底部、顶部电连接，其特征在于：所述电池单元层叠体包括欧姆接触层、电流扩展层、层叠设置的N个PN结子电池以及设置于相邻两个所述子电池之间的隧穿结，N≥6。

2.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池特征在于：所述PN结子电池中的光吸收层包括基区和发射区，所述基区和发射区具有相同带隙，并且所述基区、发射区分别具有第一导电类型、第二导电类型，所述第一导电类型、第二导电类型中的任一者为n型导电类型，另一者为p型导电类型。

3.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述子电池包含沿设定方向依次设置的背场层、基区、发射区和窗口层，所述背场层和基区具有第一导电类型，而所述发射区和窗口层具有第二导电类型，并且所述背场层和窗口层均不吸收入射的目标激光。

4.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：沿逐渐远离所述光伏电池的激光入射侧的方向，所述N个PN结子电池的带隙呈现减小趋势；优选的，入射所述光伏电池的目标激光的光子能量与所述光伏电池激光入射侧的子电池的带隙之差小于0.1eV。

5.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述隧穿结包含N⁺型半导体材料层和P⁺型半导体材料层，所述N⁺型半导体材料层、P⁺型半导体材料层分别与相邻PN结子电池的N型层、P型层连接，并且所述N⁺型半导体材料层、P⁺型半导体材料层均不吸收入射的目标激光。

6.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述电池单元层叠体上依次设置有电流扩展层和欧姆接触层，所述欧姆接触层与所述上电极电连接，所述电流扩展层不吸收入射的目标激光。

7.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述电池包含与电池单元叠层体底部连接的导电单晶衬底，所述衬底与所述下电极电连接；优选的，所述导电单晶衬底的材质包括GaAs、InP或Ge。

8.根据权利要求7所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：当所述衬底的导电类型与电池单元叠层体底部结构层的导电类型不同时，在所述衬底与电池单元叠层体之间还插入隧穿结用以转换导电类型。

9.根据权利要求7所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述PN结子电池的光吸收层由与GaAs或Ge衬底晶格匹配的AlGaAs材料组成；或者，所述PN结子电池的光吸收层由与InP衬底晶格匹配的InGaAsP材料组成；或者，所述PN结子电池的光吸收层由与InP衬底晶格匹配的InGaAlAs材料组成。

10.根据权利要求1或9所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述电池单元层叠体中各PN结子电池的光吸收层的厚度应使得所述多结叠层激光光伏电池在充分吸收入射的目标激光时各PN结子电池产生的光电流相同。

11.根据权利要求1所述的多结叠层激光光伏电池，其特征在于：所述光伏电池的受光面上还设有减反射膜；优选的，所述受光面分布在所述光伏电池的顶端面上。