[发明专利]一种三结砷化镓太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三结砷化镓太阳电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明提供的一种三结砷化镓太阳电池，包括：Ge衬底；于所述Ge衬底上由下至上依次外延生长的底电池、GaAs缓冲层、中底隧穿结、AlInP缓冲层、InAlGaAs缓冲层、DBR、中电池、中顶隧穿结、顶电池以及盖帽层；其中，所述AlInP缓冲层具有一粗糙面，所述粗糙面设置于靠近所述InAlGaAs缓冲层的一侧，所述粗糙面由若干个金字塔形凸起均匀分布形成。本发明设计可以直接将材料的晶格常数过渡到目标值，降低生长时间，消除应力，获得高质量、平整的外延片。适合用于禁带匹配，晶格失配的三结砷化镓太阳电池。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种三结砷化镓太阳电池及其制备方法。

背景技术

近年来，为了进一步提升高效砷化镓太阳电池的转换效率，国内外的主要研究机构和企业都把研究的焦点放在了禁带匹配，晶格失配的三结砷化镓太阳电池。该类型的太阳电池主要是通过把三结砷化镓太阳电池的各结子电池的吸收光谱重新分配，有效降低太阳光在电池内部转化成热能的几率，提升产品的电流密度，进而提升产品的整体转换效率。该类型的太阳电池的结构，一般是通过生长多层缓冲层的方式，根据底电池和中电池材料及其组分含量的不同，一般需要设置5～10层的缓冲层才能将晶格常数逐渐的过渡到目标值，然后生长中、顶电池子电池。该制备方法耗时长，产能低，并且由于生长过程中应力释放不充分，不可避免的加重外延片的翘曲，影响产品的均匀性，严重时会降低产品性能。

发明内容

基于此，本发明设计一种三结砷化镓太阳电池及其制备方法，解决晶格失配型太阳电池生长过程中，生长缓冲层耗时长、应力释放不充分等问题，缩短外延片制备时间，降低电池生产成本，提高发明产品性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种三结砷化镓太阳电池，该电池包括：

Ge衬底；

于所述Ge衬底上由下至上依次外延生长的底电池、GaAs缓冲层、中底隧穿结、AlInP缓冲层、InAlGaAs缓冲层、DBR、中电池、中顶隧穿结、顶电池以及盖帽层；

其中，所述AlInP缓冲层具有一粗糙面，所述粗糙面设置于靠近所述InAlGaAs缓冲层的一侧，所述粗糙面由若干个金字塔形凸起均匀分布形成。

优选地，所述Ge衬底为P型Ge衬底。

优选地，其中三结砷化镓太阳电池为禁带匹配、晶格失配的三结砷化镓太阳电池。

本发明还提供一种三结砷化镓太阳电池的制备方法，所述三结砷化镓太阳电池如前所述，其制备方法包括依次进行的以下步骤：

步骤1：在Ge衬底上生长底电池，高温下通过PH₃扩散的形式，形成底电池发射区，然后生长GaInP或AlGaInP成核层，该成核层同时作为底电池的窗口层；

步骤2：生长GaAs缓冲层，所述GaAs缓冲层厚度为0.1～0.8μm；

步骤3：生长中底隧穿结，所述中底隧穿结厚度为0.01～0.03μm，所述中底隧穿结采用N⁺⁺GaAs—P⁺⁺GaAs结构；

步骤4：生长AlInP缓冲层，所述AlInP缓冲层的厚度为0.5～0.8μm，生长完成的AlInP缓冲层表面采用粗化液粗化出若干个金字塔形凸起；

步骤5：生长InAlGaAs缓冲层，所述InAlGaAs缓冲层厚度为0.2～0.4μm，所述InAlGaAs缓冲层材料为In_xAl_yGaAs，其中，0.03＜x≤0.10，0.05≤y≤0.10；