[发明专利]一种InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，自下而上依次包括衬底(1)、成核层(2)、本征层(3)、第一掺杂层(4)、超晶格层(5)、缓冲层(6)、势垒层(7)、第二掺杂层(8)和第三掺杂层(9)；本征层(3)为包括两个台面的阶梯状结构，两个台面分别为第一台面和第二台面，且第一掺杂层(4)、超晶格层(5)、缓冲层(6)、势垒层(7)、第二掺杂层(8)和第三掺杂层(9)均设置在第一台面正上方。

2.根据权利要求1所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，第三掺杂层(9)表面还间隔设置有第一电极(10)和第二电极(11)；第二台面表面还设有第三电极(12)。

3.根据权利要求1或2所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，超晶格层(5)为InGaN/GaN超晶格层(5)，且InGaN/GaN超晶格层(5)的周期数为20层。

4.根据权利要求2所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，第一电极(10)为P型电极；第二电极(11)为ITO电极；第三电极(12)为N型电极。

5.根据权利要求1、2或4所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，第一掺杂层(4)为Si掺杂的n-GaN层；第二掺杂层(8)为Mg掺杂的P+层；第三掺杂层(9)为Mg掺杂的P++层。

6.根据权利要求1、2或4所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构，其特征在于，衬底(1)材料为Al₂O₃；成核层(2)、本征层(3)、缓冲层(6)和势垒层(7)材料均为GaN。

7.一种基于权利要求1至6中任一权利要求所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1，在800-1200℃下将衬底(1)烘烤8-15min；

步骤S2，在700-1080℃下在衬底(1)上依次生长成核层(2)和本征层(3)；

步骤S3，在950-1270℃下在本征层(3)的第一台面上生长第一掺杂层(4)；

步骤S4，在740-1140℃下在第一掺杂层(4)上生长超晶格层(5)；

步骤S5，在1000-1350℃下在超晶格层(5)上生长缓冲层(6)；

步骤S6，在780-1050℃下在缓冲层(6)上生长势垒层(7)；

步骤S7，在820-1100℃下在势垒层(7)上生长第二掺杂层(8)；

步骤S8，在810-1200℃下在第二掺杂层(8)上生长第三掺杂层(9)。

8.根据权利要求7所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤S9，在第三掺杂层(9)表面间隔设置第一电极(10)和第二电极(11)，且在本征层(3)的第二台面上设置第三电极(12)。

9.根据权利要求7所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构的制备方法，其特征在于，步骤S4的具体步骤为：在第一掺杂层(4)上生长周期数为20的In_0.2Ga_0.8N/GaN超晶格层(5)，每层In_0.2Ga_0.8N/GaN层的厚度为7nm，每层GaN层的厚度为4nm。

10.根据权利要求7所述的InGaN/GaN超晶格结构太阳能电池外延结构的制备方法，其特征在于，第一掺杂层(4)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3；第二掺杂层(8)的掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3；第三掺杂层(9)的掺杂浓度为1×10²¹cm^-3。