[发明专利]四结太阳能电池及其制备方法

说明书

一种四结太阳能电池及其制备方法，四结太阳能电池，包括依次层叠的各结子电池，各结子电池自下而上包括：Ge子电池；InGaAs子电池；InAlGaAs子电池；以及InAlGaP子电池；其中，所述InAlGaP子电池为入光侧，所述Ge子电池为背光侧。该四结太阳能电池仅需通过一次外延生长便可得到各结子电池，并且其能量转化效率接近理论极限，不需要现有技术中进行二次外延或者倒装剥离等复杂的制备工艺，有助于实现量产。

技术领域

本公开属于太阳能发电技术领域，涉及一种四结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前的多结太阳能电池中，Ge/GaInAs/GaInP三结太阳能电池因其光电转化效率高而得到越来越多的应用，特别是在空间高效电池行业中得到了广泛的应用。但是，研究人员一直在尝试进一步提高太阳能电池的光电转化效率。由三结向四结、五结甚至更高结开发是一个重要方向。

然而现有的多结太阳能电池中，能够实现较高转化效率的结构设计中往往存在工艺复杂，制备过程难度较高的问题，有的结构中存在带隙设计局限的问题，能量转化效率往往难以接近理论极限值。

现有技术中，多结太阳能电池的制备工艺复杂，有的研究提出一种倒装四结级联的太阳能电池，第一衬底为GaAs，依次倒装外延GaInP子电池、GaAs子电池、InGaAlAs子电池以及InGaAs子电池，Eg分别为1.90eV、1.42eV、1.00eV和0.73eV，最后把倒装四结电池剥离后键合到第二衬底Si衬底上再做电极接触，工艺较复杂，难度较高。

有的研究提出一种四结太阳能电池，在双面抛光的GaAs衬底的上表面设置有GaInP子电池、GaAs子电池、InGaNAsBi子电池，在GaAs衬底的下表面设置量子点结构子电池，所述四结太阳能电池的带隙组合为1.90eV、1.42eV、1.00eV、0.70eV。外延较复杂，需要两次外延过程。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种四结太阳能电池及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种四结太阳能电池，包括依次层叠的各结子电池，各结子电池自下而上包括：Ge子电池100；InGaAs子电池200；InAlGaAs子电池300；以及InAlGaP子电池400；其中，所述InAlGaP子电池400为入光侧，所述Ge子电池100为背光侧。

在一实施例中，每两个相邻的子电池之间设置有隧道结。

在一实施例中，在InAlGaP子电池400上设置有欧姆接触层500。

在一实施例中，所述Ge子电池100与所述InGaAs子电池200之间具有第一晶格应变层11，所述InAlGaAs子电池300与所述InAlGaP子电池400之间具有第二晶格应变层31。

在一实施例中，所述Ge子电池100与InGaAs子电池200之间、InGaAs子电池200与InAlGaAs子电池300之间以及InAlGaAs子电池300与InAlGaP子电池400之间的隧道结分别为第一隧道结12、第二隧道结22以及第三隧道结32，所述第一晶格应变层11与第一隧道结12的上下顺序能交换；所述第二晶格应变层31与第三隧道结32的上下顺序能交换。

在一实施例中，所述隧道结的材料为如下材料的一种或几种：GaAs、InGaP、Al_0.3Ga_0.7As；和/或，所述隧道结中离子掺杂浓度达1×10¹⁹cm^-3以上。

在一实施例中，所述第一晶格应变层11和第二晶格应变层31的材料为如下半导体材料的一种或几种：InGaAs、InAlGaAs、InAlGaP或InGaP。