專利名稱：基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池及其制備方法，該三結(jié)太陽能電池可實現(xiàn)對太陽光譜的充分利用，具有較高電池效率。
背景技術(shù)：
在太陽能電池領(lǐng)域，目前研究較多而且技術(shù)較為成熟的體系是GalnP/GaAs/Ge三結(jié)電池，該材料體系在一個太陽下目前達到的最高轉(zhuǎn)換效率為32-33%。該三結(jié)電池中Ge 電池覆蓋較寬的光譜，其短路電流最大可達到另外兩結(jié)電池的2倍，由于受三結(jié)電池串聯(lián)的制約，Ge電池對應(yīng)的太陽光譜的能量沒有被充分轉(zhuǎn)換利用，所以該三結(jié)電池的效率還有改進的空間。最直觀的想法是在GaAs和Ge電池中間插入一帶隙為 l.OOeV的材料，在保持短路電流不變的情況下，將開路電壓提高約0. 60V，在一個太陽下將原來三結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率提高約20%，四結(jié)電池在一個太陽下可望達到約39%的轉(zhuǎn)換效率。迄今為止只有 InGaAsN材料可以既滿足晶格匹配又具有1. OOeV的帶隙，然而其較高的缺陷密度導(dǎo)致該材料中少子壽命很短，吸收太陽光產(chǎn)生的電子-空穴對沒有足夠的時間被分離和收集從而產(chǎn)生有效的電流輸出，使得用InGaAsN制作的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率遠遠低于預(yù)期。研究人員在尋求別的途徑來獲得高效太陽能轉(zhuǎn)換，一種方法是調(diào)整三結(jié)電池的帶隙，在盡可能吸收寬的太陽光譜的同時實現(xiàn)三結(jié)電池中的電流匹配，主要是采用晶格失配材料體系，由于該途徑對材料生長提出很高的要求，即生長高質(zhì)量的厚度遠遠大于(幾個量級)臨界厚度的晶格失配材料，如在GaAs襯底上生長厚度為幾微米、晶格失配為2%的Ina 3Ga0.7As材料。 為了生長高質(zhì)量的Ina3Gaa7As,需要較厚的過渡層以釋放2%的晶格應(yīng)變和將失配位錯控制在緩沖過渡層中。但是生長晶格失配2 %的高質(zhì)量外延層極具挑戰(zhàn)性，制備晶格失配的三結(jié)電池非常困難。如何實現(xiàn)多結(jié)太陽能電池合理的帶隙組合，減小電流失配提高內(nèi)量子效率同時而又不增大材料生長難度成為當(dāng)前III-V族太陽能電池亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有合理帶隙組合的三結(jié)太陽能電池及其制備方法， 以實現(xiàn)對太陽光譜的充分利用，減小電流失配，并提高底電池內(nèi)量子效率，最終提高電池效率。為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述三結(jié)太陽能電池包括一以GaAs為襯底的晶格匹配的GalnP/GaAs雙結(jié)電池和一以InP為襯底的晶格匹配的 InGaAsP單結(jié)電池，該兩個電池通過晶片鍵合方式進行連接形成晶格失配的三結(jié)太陽能電池。進一步的講所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括先后生長在N型GaAs襯底上的GaAs 電池和GaInP電池，所述GaAs電池和GaInP電池之間由隧道結(jié)連接。
優(yōu)選的所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池的帶隙組合為1. 90eV和1. 42eV。優(yōu)選的所述InGaAsP單結(jié)電池的帶隙為 1. OOeV,其光譜響應(yīng)在900nm 1250nm 波段。作為一 種優(yōu)選實施方式所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池采用N型GaAs襯底，且所述 GaAs襯底和GaAs電池之間設(shè)有用以實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換的隧道結(jié)；所述InGaAsP單結(jié)電池采用P型襯底；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP或In (Ga) AlAs窗口層表面鍵合。更具體地講所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的N型GaAs襯底、N型GaAs緩沖層、第一隧道結(jié)、GaAs電池、第二隧道結(jié)、GaInP電池和N型GaAs接觸層；所述第一隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs緩沖層的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或 Al (Ga) InP勢壘層，N型GaInP或GaAs重摻層，P型(Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層；所述GaAs電池包括沿逐漸遠離第一隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型(Al)GaAs或 (Al)GaInP背場層，P型GaAs基區(qū)，N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP窗口層；所述第二隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs電池的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或 Al (Ga) InP勢壘層，N型GaInP或GaAs重摻層，P型(Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層；所述GaInP電池包括沿逐漸遠離第二隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型AlGaAs或 (Al)GaInP背場層，P型GaInP基區(qū)，N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP窗口層；所述InGaAsP單結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型InP襯底、P型InP緩沖層和InGaAsP電池，所述InGaAsP電池包括沿逐漸遠離InP緩沖層的方向依次設(shè)置的P型InP 或In(Ga)AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型InP或In(Ga)AlAs 窗口層；所述N型GaAs襯底表面與InGaAsP電池的N型InP或In (Ga) AlAs窗口層表面鍵合；所述GaAs接觸層上設(shè)有上電極，所述InP襯底上設(shè)有下電極。作為另一種優(yōu)選實施方式所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池分別采用P型GaAs襯底和P型InP襯底，且所述InGaAsP單結(jié)電池的窗口層表面生長有用以實現(xiàn) N型到P型的轉(zhuǎn)換的隧道結(jié)；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的隧道結(jié)InP或In(Ga)AlAs面鍵合。更具體的講所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型GaAs襯底、P型GaAs緩沖層、GaAs電池、第三隧道結(jié)、GaInP電池和N型GaAs接觸層，所述GaAs電池包括沿逐漸遠離GaAs緩沖層的方向依次設(shè)置的P型(Al)GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N 型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP窗口層，所述第三隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs 電池的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GaInP或GaAs重摻層、P型 (Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，所述GaInP電池包括沿逐漸遠離隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型AlGaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaInP基區(qū)、N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al(Ga)MP窗口層；所述InGaAsP單結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型InP襯底、P型InP緩沖層、 InGaAsP電池和第四隧道結(jié)，所述InGaAsP電池包括沿逐漸遠離InP緩沖層的方向依次設(shè)置的P型InP或h (Ga) AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型hP或 In(Ga)AlAs窗口層，所述第四隧道結(jié)包括沿逐漸遠離InGaAsP電池的方向依次設(shè)置的N型 InP或M(Ga)AlAs勢壘層、N型MP重摻層、P型MP重摻層和P型MP或M(Ga)AlAs勢壘層；所述P型GaAs襯底表面與InGaAsP電池的第四隧道結(jié)P型表面鍵合；所述GaAs接觸層上設(shè)有上電極，所述InP襯底上設(shè)有下電極。如上所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)在P型GaAs襯底上依次生長GaAs電池和GaInP電池，并將該GaAs電池和 GaInP電池之間以第三隧道結(jié)連接，從而形成晶格匹配的fe^nP/GaAs雙結(jié)電池，同時，在P 型InP襯底上生長InGaAsP電池，并在InGaAsP電池的窗口層上面生長第四隧道結(jié)，從而形成晶格匹配的InGaAsP單結(jié)電池；或者，在N型GaAs襯底上依次生長GaAs電池和feilnP電池，并在GaAs襯底和GaAs 電池之間設(shè)置第一隧道結(jié)實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換，從而形成晶格匹配的GalnP/GaAs雙結(jié)電池，同時，在P型InP襯底上生長InGaAsP電池，形成晶格匹配的InGaAsP單結(jié)電池；(2)對feJnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底表面進行減薄、拋光和清潔處理；(3)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池的P型GaAs襯底表面與InGaAsP單結(jié)電池中第四隧道結(jié)的P型表面鍵合；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。優(yōu)選的，步驟(3)中在將GaAs襯底面與第四隧道結(jié)表面或InP或M(Ga)AlAs窗口層表面鍵合后，還進行退火處理減小接觸面電阻。作為一種優(yōu)選的實施方式，該方法具體為(l)GaInP/GaAs雙結(jié)電池的制備a、在P型GaAs襯底上生長一 P型GaAs緩沖層；b、在GaAs緩沖層上生長GaAs電池，GaAs電池從GaAs緩沖層一側(cè)開始依次由P 型(Al)GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AWaAs或(Al) feilnP窗口層組成；c、在GaAs電池上生長第三隧道結(jié)，該隧道結(jié)從GaAs電池一側(cè)開始依次由N型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GahP或GaAs重摻層、P型(Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs 或Al (Ga) InP勢壘層組成；d、在第三隧道結(jié)上生長feJnP電池，GaInP電池從隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型 AlGaAs或(Al)GaInP背場層、P型GahP基區(qū)、N型GahP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) MP窗口層組成；e、在feJnP電池上生長N型GaAs接觸層，用作歐姆接觸；(2) InGaAsP單結(jié)電池的制備
a、在P型InP襯底上生長一層P型InP緩沖層；b、在InP緩沖層上生長InGaAsP電池，InGaAsP電池從InP緩沖層一側(cè)開始依次由P型InP或h (Ga) AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型hP或 In(Ga)AlAs窗口層組成；c、在InGaAsP電池上生長一 InP隧道結(jié)，該InP隧道結(jié)從InGaAsP電池一側(cè)開始依次由N型InP或M(Ga)AlAs勢壘層、N型InP重摻層、P型InP重摻層和P型InP或M(Ga) AlAs勢壘層組成；(3) GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池的鍵合a、將feJnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10 150微米并拋光，而后去除拋光面上的污染物；b、將拋光后的GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP隧道結(jié)的表面鍵合，并進行退火處理以減小接觸面電阻，形成歐姆接觸，所述的退火處理是先在0. 大氣氣氛中 400°C下退火10小時，再在H2Z^2Ol2體積分數(shù)為10% )氣氛中350°C下退火30分鐘；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。作為另一種優(yōu)選的實施方式，，該方法具體為(l)GaInP/GaAs雙結(jié)電池的制備a、在N型GaAs襯底上生長一 N型GaAs緩沖層；b、在GaAs緩沖層上生長第一隧道結(jié)，該隧道結(jié)從GaAs緩沖層一側(cè)開始依次由N 型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GahP或GaAs重摻層、P型(Al)GaAs重摻層和P型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層組成；C、在第一隧道結(jié)上生長GaAs電池，GaAs電池從第一隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型 (Al)GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AWaAs或(Al) feilnP窗口層組成；d、在GaAs電池上生長第二隧道結(jié)，隧道結(jié)從GaAs電池一側(cè)開始依次由N型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GahP或GaAs重摻層、P型(Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs 或Al (Ga) InP勢壘層組成；e、在第二隧道結(jié)上生長feilnP電池，GaInP電池從第二隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型 AlGaAs或(Al)GaInP背場層、P型GahP基區(qū)、N型GahP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) MP窗口層組成；f、在feJnP電池上生長N型GaAs接觸層，用作歐姆接觸。(2) InGaAsP單結(jié)電池的制備a、在P型InP襯底上生長一層P型InP緩沖層；b、在InP緩沖層上生長InGaAsP電池，InGaAsP電池從InP緩沖層一側(cè)開始依次由P型InP或h (Ga) AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型hP或 In(Ga)AlAs窗口層組成。(3) GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池的鍵合a、將feJnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10 100微米并拋光，而后去除拋光面上的污染物；
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b、將拋光后的GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP或h (Ga) AlAs窗口層表面鍵合，并進行退火處理以減小接觸面電阻，形成歐姆接觸，所述的退火處理是先在0. 大氣氣氛中400°C下退火10小時，再在H2Z^2 (H2體積分數(shù)為10% )氣氛中350°C下退火30分鐘；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。該方法中feJnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池中的各結(jié)構(gòu)層均是采用MOCVD 法或MBE法生長形成的。若采用MOCVD法，則N型摻雜原子為Si、Se、S或Te，P型摻雜原子為ZruMg或C ； 若采用MBE法，則N型摻雜原子為Si、Se、S、Sn或Te，P型摻雜原子為Be、Mg或C。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
中一種fe^nP/GaAs雙結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中 GaAs子電池03包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，隧道結(jié)04包含N型勢壘層、N型重摻層和P型重摻層，GaInP子電池05包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，GaAs襯底下表面07為鍵合面；圖2是本發(fā)明具體實施方式
中一種^iGaAsP單結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中InGaAsP 子電池10包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，InP隧道接12包含N型勢壘層、N型重摻層、 P型重摻層和P型勢壘層；圖3本發(fā)明具體實施方式
中另一種fe^nP/GaAs雙結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中GaAs 子電池16包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，隧道結(jié)17a和隧道結(jié)17b包含N型勢壘層、N 型重摻層和P型重摻層，GaInP子電池18包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，GaAs襯底下表面20為鍵合面；圖4是本發(fā)明具體實施方式
中另一種InGaAsP單結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 InGaAsP子電池23包含背場層、基區(qū)、發(fā)射區(qū)和窗口層，窗口層表面25為鍵合面；圖5是本發(fā)明具體實施方式
中一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池55的結(jié)構(gòu)示意圖，該太陽能電池55包含InGaAsP單結(jié)電池53、GaInP/GaAs雙結(jié)電池54、負電極56和正電極沈四部分，GalnP/GaAs雙結(jié)電池M包含GaAs子電池50、隧道結(jié)51和feilnP子電池 52，GaAs 子電池 50 包含 GaAs 襯底 34、GaAs 緩沖層 35、(Al)GaAs 或(Al)GaInP 背場層 36、 GaAs基區(qū)37,GaAs發(fā)射區(qū)38和AlGaAs窗口層39，隧道結(jié)51包含Al (Ga) InP或AlGaAs勢壘層 40、GaInP 或 GaAs 層 41 和(Al)GaAs 層 42，feJnP 子電池 52 包含(Al) feJnP 或 AlGaAs 背場層 43、GaInP 基區(qū) 44、GaInP 發(fā)射區(qū) 45、A1 (Ga) InP 窗口層 46 和 GaAs 接觸層 47，InGaAsP 單結(jié)電池53包括InGaAsP子電池48和InP隧道結(jié)49，InGaAsP子電池48包含InP襯底 27、InP 緩沖層 28、InfeiAsP 基區(qū) 29、InGaAsP 發(fā)射區(qū) 30 和 InP 或 In(Ga)AlAs 窗口層 31， InP隧道結(jié)49包含N型高摻雜MP 32、P型高摻雜hP 33a和P型MP或M(Ga)AlAs勢壘層33b，該圖中黑色區(qū)域表示鍵合部分，57代表InP隧道結(jié)的鍵合面，56代表柵形電極；圖6是本發(fā)明具體實施方式
中另一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池62的結(jié)構(gòu)示意圖，它包含GalnP/GaAs雙結(jié)電池61、InGaAsP單結(jié)電池48、負電極56和正電極沈四部分，GalnP/GaAs雙結(jié)電池61包含GaAs子電池60、隧道結(jié)51和GaInP子電池52，GaAs子電池 60 包含 GaAs 襯底 58、GaAs 緩沖層 59、AlGaAs 或 Al (Ga) InP 勢壘層 40、GaInP 或 GaAs 重摻層 41、(Al)GaAs 重摻層 42、(Al)GaAs 或(Al)GaInP 背場層 36,GaAs 基區(qū) 37,GaAs 發(fā)射區(qū) 38和AlGaAs窗口層39，隧道結(jié)51包含Al (Ga) InP勢壘層40,GaInP或GaAs層41和(Al) GaAs 層 42，GaInP 子電池 52 包含(Al) feJnP 或 AlGaAs 背場層 43,GaInP 基區(qū) 44,GaInP 發(fā)射區(qū)45、Al (Ga) InP窗口層46和GaAs接觸層47，InGaAsP單結(jié)電池48包含InP襯底27、 InP 緩沖層 28、InGaAsP 基區(qū) 29、InGaAsP 發(fā)射區(qū) 30 和 hP 或 M(Ga)AlAs 窗口層 31。
具體實施例方式針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和實踐，設(shè)計了一種基于晶片鍵合的feJnP/GaAsAnGaAsP三結(jié)太陽能電池，該電池將feJnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池鍵合，實現(xiàn)帶隙組合為1.90eV，1.4&V， l.OOeV，找到減小電池電流失配和降低材料生長難度的平衡點。本發(fā)明涉及的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池主要包括兩大類結(jié)構(gòu)其中第一類結(jié)構(gòu)是，GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池均采用P型襯底， 其中InGaAsP單結(jié)電池的窗口層上面生長一隧道結(jié)實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換，其具體制作方法如下(一)用MOCVD方法生長feJnP/GaAs雙結(jié)電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示(1)在P型GaAs襯底01上生長一 P型GaAs緩沖層02 ；(2)在GaAs緩沖層02上生長GaAs電池03，GaAs電池03從GaAs緩沖層02 —側(cè)開始依次由P型(Al)GaAs或(Al)feilnP背場層，P型GaAs基區(qū)，N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型 AlGaAs 或(Al)GaInP 窗口層組成；(3)在GaAs電池03上生長隧道結(jié)04，隧道結(jié)04從GaAs電池一側(cè)開始依次由N 型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，N型GahP或GaAs重摻層，P型(Al)GaAs重摻層和P型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層組成；(4)在隧道結(jié)04上生長feJnP電池05，GaInP電池05從隧道結(jié)04 —側(cè)開始依次由P型AWaAs或(Al) GaInP背場層，P型GaInP基區(qū)，N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP 窗口層組成；(5)在GaInP電池05上生長N型GaAs接觸層06，用作歐姆接觸。(二)用MOCVD方法生長InGaAsP單結(jié)電池及hP隧道結(jié)，如圖2所示。(1)在P型InP襯底08上生長一層P型InP緩沖層09 ；(2)在InP緩沖層09上生長InGaAsP電池10，InGaAsP電池10從hP緩沖層09 一側(cè)開始依次由P型InP或h (Ga) AlAs背場層，P型InGaAsP基區(qū)，NS hGaAsP發(fā)射區(qū)和 N型InP或h (Ga) AlAs窗口層組成；(3)在InGaAsP電池10上生長一 hP隧道結(jié)12，InP隧道結(jié)12從InGaAsP電池 10 一側(cè)開始依次由N型InP或M(Ga)AlAs勢壘層，N型MP重摻層，P型MP重摻層和P 型InP或M(Ga)AlAs勢壘層組成。(三)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池進行晶片鍵合。(四)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10-150微米并拋光，保證拋光面的清潔，去除有機物和氧化物等污染物；CN 102184980 A
(五)將GaAs襯底面07與InGaAsP電池的隧道結(jié)InP或In(Ga)AlAs面13鍵合， 并先在0. 5MPa大氣氣氛中400°C下退火10小時，再在H2/N2 (H2體積分數(shù)為10% )氣氛中 350°C下退火30分鐘，以減小接觸面電阻，形成歐姆接觸；(六)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極。其中第二類結(jié)構(gòu)是，InGaAsP單結(jié)電池采用P型襯底，GalnP/GaAs雙結(jié)電池采用N 型GaAs襯底且通過在GaAs襯底和GaAs子電池之間加一隧道結(jié)實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換，具體制作方法如下(一)用MOCVD方法生長feJnP/GaAs雙結(jié)電池，如圖3所示。(1)在N型GaAs襯底14上生長一 N型GaAs緩沖層15 ；(2)在GaAs緩沖層15上生長隧道結(jié)17a，隧道結(jié)17a從GaAs緩沖層一側(cè)開始依次由N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，N型feilnP或GaAs重摻層，P型(Al)GaAs重摻層組成和P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層組成；(3)在隧道結(jié)17a上生長GaAs電池16，GaAs電池16從隧道結(jié)17a —側(cè)開始依次由P型(Al)GaAs或(Al)GaInP背場層，P型GaAs基區(qū)，N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或 (Al)feJnP窗口層組成；(4)在GaAs電池16上生長隧道結(jié)17b，隧道結(jié)17b從GaAs電池一側(cè)開始依次由 N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，N型GaInP或GaAs重摻層，P型(Al)GaAs重摻層禾口 P型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層組成；(5)在隧道結(jié)17b上生長feJnP電池18，GaInP電池18從隧道結(jié)17b —側(cè)開始依次由P型AWaAs或(Al)GaInP背場層，P型GahP基區(qū)，N型GahP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP窗口層組成；(6)在feJnP電池18上生長N型GaAs接觸層19，用作歐姆接觸。(二)用MOCVD方法生長InGaAsP單結(jié)電池，如圖4所示。(1)在P型InP襯底21上生長一層P型InP緩沖層22 ；(2)在InP緩沖層22上生長hGaAsP電池23，InGaAsP電池23從InP緩沖層22 一側(cè)開始依次由P型InP或h (Ga) AlAs背場層，P型InGaAsP基區(qū)，NS hGaAsP發(fā)射區(qū)和 N型InP或h (Ga) AlAs窗口層組成。(三)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池進行晶片鍵合。(1)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10-150微米并拋光，保證拋光面的清潔，去除有機物和氧化物等污染物；(2)將GaAs襯底面20與hGaAsP電池的窗口層InP或h (Ga) AlAs面25鍵合，并在一定條件下進行退火處理，以減小接觸面電阻；(3)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極。當(dāng)然，前述太陽能電池中的各結(jié)構(gòu)層亦可采用除MOCVD法之外的MBE法等方法進行生長。下面結(jié)合若干較佳實例對本發(fā)明的技術(shù)方案做更進一步的描述，但不應(yīng)因此限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式如圖5所示，該基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池是通過如下方法制備的
12
(一)用MOCVD方法生長InGaAsP單結(jié)電池48及hP隧道結(jié)49。(1)在P型hP襯底27上生長P型摻雜濃度約為1 X IO18CnT3的0. 3微米的hP作為緩沖層28，并作為InGaAsP電池48的背場；(2)生長P型摻雜濃度約為1 X IO17CnT3的2. 5微米的hGaAsP 29作為hGaAsP電池的基區(qū)，再生長N型摻雜濃度約為1 X IO18CnT3的0. 4微米的InGaASP30作為InGaAsP電池的發(fā)射區(qū)；(3)生長N型摻雜濃度約為IX IO18CnT3的0. 05微米的InP或In(Ga)AlAs 31作為InGaAsP電池的窗口層，防止光生空穴向上電極擴散，形成InGaAsP子電池48 ；(4)生長N型摻雜濃度大于1 X IO19cnT3的0. 015微米的hP 32和P型摻雜濃度大于1 X IO19cm-3的0. 015微米的InP 33a,再生長P型摻雜濃度約1 X 1018cnT30. 01微米的 InP或M(Ga)AlAs 33b形成隧道結(jié)49。(二)用MOCVD方法生長GalnP/GaAs雙結(jié)電池M。(1)在P型GaAs襯底；34上生長一層P型摻雜濃度IXlO18cnT3以上的0.3微米的 GaAs緩沖層35 ；(2)生長一層P型高摻雜的0. 1微米的(Al)GaAs或(Al)feJnP 36作為GaAs電池 50的背場，以減小光生電子的復(fù)合；(3)生長P型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的2. 8微米的GaAs層37作為GaAs電池50 的基區(qū)，再生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 1微米的GaAs層38作為GaAs電池50的發(fā)射區(qū)；(4)生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 01微米的AlGaAs層39作為GaAs電池 50的窗口層，防止光生空穴向上擴散；(5)生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 05微米的AlGaAs或Al (Ga) InP 40作為隧道結(jié)N型層的勢壘層，然后生長N型摻雜濃度大于1 X IO19CnT3的0. 015微米的GaInP 或GaAs 41，再生長P型摻雜濃度大于lX1019cm_3以上的0.015微米的(Al)GaAs 42，形成一個隧道結(jié)51，使GaAs電池50和GaInP電池52形成串行連接；(6)生長P型摻雜濃度約IX 1018cm_3的0. 03微米的(Al) GaInP或AlGaAs 43作 Sfe^nP電池52的背場，也可作為隧道結(jié)的P型勢壘層，阻止基區(qū)的光生電子向下電極擴散；(7)生長P型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的0. 7微米的GaInP 44作為GaInP電池52 的基區(qū)，然后生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 07微米的feJnP 45作為GaInP電池52 的發(fā)射區(qū)，再生長N型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的0. 02微米的Al (Ga) InP 46作為GaInP電池52的窗口層；(8)生長N型高摻雜的0.3微米的GaAs 47，形成接觸層，用來做歐姆接觸。(三)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池M和InGaAsP單結(jié)電池53進行晶片鍵合。(1)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池M的GaAs襯底34減薄到10-150微米并拋光，與 InGaAsP電池的隧道結(jié)hP或h (Ga) AlAs面57鍵合，并作退火處理，以減小接觸面電阻；(2)在GaAs接觸層47上制作負電極56，在InP襯底27上制作正電極26，由此獲得基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池陽。本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式如圖6所示，該基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池是通過如下方法制備的(一)用MOCVD方法生長InGaAsP單結(jié)電池48。(1)在P型InP襯底27上生長P型摻雜濃度約為1 X IO18CnT3的0. 3微米的InP作為緩沖層28，并作為InGaAsP電池48的背場；(2)生長P型摻雜濃度約為1 X IO17CnT3的2. 5微米的InGaAsP 29作為InGaAsP電池的基區(qū)，再生長N型摻雜濃度約為1 X IO18CnT3的0. 4微米的InGaASP30作為InGaAsP電池的發(fā)射區(qū)；(3)生長N型摻雜濃度約為IX 1018cm_3的0. 05微米的InP或In(Ga)AlAs 31作為InGaAsP電池的窗口層，防止光生空穴向上電極擴散，形成InGaAsP子電池48。(二)用MOCVD方法生長GalnP/GaAs雙結(jié)電池61。(1)在N型GaAs襯底58上生長一層N型摻雜濃度1 X IO18CnT3以上的0. 3微米的 GaAs緩沖層59 ；(2)生長N型摻雜濃度約IX IO18CnT3的0.05微米的AlGaAs或Al (GaHnP 40作為隧道結(jié)N型層的勢壘層，生長N型摻雜濃度大于1 X IO19CnT3的0. 015微米的feilnP或GaAs 41，再生長P型摻雜濃度大于IXlO19cnT3以上的0.015微米的(Al)GaAs 42，形成一個隧道結(jié)，實現(xiàn)由N型到P型的轉(zhuǎn)換；(3)生長一層P型高摻雜的0. 1微米的(Al)GaAs或(Al)feJnP 36作為GaAs電池 60的背場，以減小光生電子的復(fù)合，再生長P型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的2. 8微米的GaAs 層37作為GaAs電池60的基區(qū)，再生長N型摻雜濃度約1 X 1018cm_3的0. 1微米的GaAs層 38作為GaAs電池60的發(fā)射區(qū)；(4)生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 01微米的AlGaAs層39作為GaAs電池 60的窗口層，防止光生空穴向上擴散；(5)生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 05微米的AlGaAs或Al (Ga) InP 40作為隧道結(jié)N型層的勢壘層，然后生長N型摻雜濃度大于1 X IO19CnT3的0. 015微米的GaInP 或GaAs 41，再生長P型摻雜濃度大于lX1019cm_3以上的0.015微米的(Al)GaAs 42，形成一個隧道結(jié)51，使GaAs電池60和GaInP電池52形成串行連接；(6)生長P型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 03微米的(Al)feilnP或AlGaAs 43作 Sfe^nP電池52的背場，阻止基區(qū)的光生電子向下電極擴散；(7)生長P型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的0. 755微米的feJnP 44作為feJnP電池 52的基區(qū)，然后生長N型摻雜濃度約1 X IO18CnT3的0. 07微米的feJnP 45作為feilnP電池 52的發(fā)射區(qū)，再生長N型摻雜濃度約1 X IO17CnT3的0. 02微米的Al (Ga) InP 46作為GaInP 電池52的窗口層；(8)生長N型高摻雜的0.3微米的GaAs 47，形成接觸層，用來做歐姆接觸。(三)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池61和InGaAsP單結(jié)電池48進行晶片鍵合。(1)將feJnP/GaAs雙結(jié)電池61的GaAs襯底58減薄到10-150微米并拋光，與 InGaAsP電池的窗口層上表面63鍵合，并作退火處理，以減小接觸面電阻；(2)在GaAs接觸層47上制作負電極56，在InP襯底27上制作正電極26，由此獲得基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池62。與現(xiàn)有的太陽能電池相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1.本發(fā)明中制作的三結(jié)電池帶隙組合為1.90eV，1.4&V， l.OOeV，各個子電池的電流失配小，減小了光電轉(zhuǎn)換過程中的熱能損失，提高了電池效率。2.傳統(tǒng)的晶片鍵合電池結(jié)構(gòu)中需要倒置生長fe^nP/GaAs雙結(jié)電池，即先生長 GaInP電池，然后生長GaAs電池，本發(fā)明中GaAs襯底上生長的feJnP/GaAs雙結(jié)電池采用正常順序的結(jié)構(gòu)，即先生長GaAs電池再生長fe^nP電池，二者通過隧道結(jié)連接。這樣在后續(xù)工藝中就不需要進行襯底剝離，工藝要求不十分嚴(yán)格，有利于提高器件的成品率，降低生產(chǎn)成本。3.由于制備的器件之中有幾十微米的GaAs襯底層以及InP襯底，電池的機械強度優(yōu)于用傳統(tǒng)方法制作的剝離GaAs襯底后僅以InP襯底作支撐的鍵合電池。4.在InP襯底上容易生長晶格匹配、帶隙為 1. OOeV的InGaAsP電池，其缺陷密度低于晶格失配體系中帶隙為 1. OOeV的電池的材料質(zhì)量，因而易于獲得高的內(nèi)量子效率及轉(zhuǎn)換效率。以上僅是本發(fā)明的較佳應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于，所述三結(jié)太陽能電池包括一以 GaAs為襯底的晶格匹配的GalnP/GaAs雙結(jié)電池和一以InP為襯底的晶格匹配的InGaAsP 單結(jié)電池，該兩個電池通過晶片鍵合方式進行連接形成晶格失配的三結(jié)太陽能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括先后生長在N型GaAs襯底上的GaAs電池和GaInP電池，所述GaAs電池和GaInP電池之間由隧道結(jié)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述 GalnP/GaAs雙結(jié)電池的帶隙組合為1. 90eV和1. 42eV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述InGaAsP 單結(jié)電池的帶隙為 1. OOeV，其光譜響應(yīng)在900nm 1250nm波段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池采用N型GaAs襯底，且所述GaAs襯底和GaAs電池之間設(shè)有用以實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換的隧道結(jié)；所述InGaAsP單結(jié)電池采用P型襯底；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP或In(Ga)AlAs窗口層表面鍵合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的N型GaAs襯底、N型GaAs緩沖層、 第一隧道結(jié)、GaAs電池、第二隧道結(jié)、GaInP電池和N型GaAs接觸層；所述第一隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs緩沖層的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，N型GaInP或GaAs重摻層，P型(Al)GaAs重摻層禾口 P型AlGaAs或Al (Ga) InP 勢壘層；所述GaAs電池包括沿逐漸遠離第一隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型(Al)GaAs或(Al) GaInP背場層，P型GaAs基區(qū)，N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP窗口層；所述第二隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs電池的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，N型GaInP或GaAs重摻層，P型(Al)GaAs重摻層禾口 P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層；所述GaInP電池包括沿逐漸遠離第二隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型AlGaAs或(Al) GaInP背場層，P型GaInP基區(qū)，N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP窗口層；所述InGaAsP單結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型InP襯底、P型InP緩沖層和 InGaAsP電池，所述InGaAsP電池包括沿逐漸遠離InP緩沖層的方向依次設(shè)置的P型InP或 In(Ga)AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型InP或In(Ga)AlAs窗口層；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP或In(Ga)AlAs窗口層表面鍵合；所述GaAs接觸層上設(shè)有上電極，所述InP襯底上設(shè)有下電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池分別P型GaAs襯底和P型InP襯底， 且所述InGaAsP單結(jié)電池的窗口層表面生長有用以實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換的隧道結(jié)；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的隧道結(jié)InP或In(Ga)AlAs面鍵合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池，其特征在于所述GalnP/GaAs雙結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型GaAs襯底、P型GaAs緩沖層、 GaAs電池、第三隧道結(jié)、GaInP電池和N型GaAs接觸層，所述GaAs電池包括沿逐漸遠離GaAs 緩沖層的方向依次設(shè)置的P型(Al)GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP窗口層，所述第三隧道結(jié)包括沿逐漸遠離GaAs電池的方向依次設(shè)置的N型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GaInP或GaAs重摻層、P型(Al)GaAs 重摻層和P型AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，所述GaInP電池包括沿逐漸遠離隧道結(jié)的方向依次設(shè)置的P型AlGaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaInP基區(qū)、N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型 Al (Ga) InP 窗口層；所述InGaAsP單結(jié)電池包括從下至上依次設(shè)置的P型InP襯底、P型InP緩沖層、 InGaAsP電池和第四隧道結(jié)，所述InGaAsP電池包括沿逐漸遠離InP緩沖層的方向依次設(shè)置的P型InP或In(Ga)AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型InP或 In(Ga)AlAs窗口層，所述第四隧道結(jié)包括沿逐漸遠離InGaAsP電池的方向依次設(shè)置的N型 InP或In (Ga) AlAs勢壘層、N型InP重摻層、P型InP重摻層和P型InP或In (Ga) AlAs勢壘層；所述GaAs襯底表面與InGaAsP電池的第四隧道結(jié)表面鍵合；所述GaAs接觸層上設(shè)有上電極，所述InP襯底上設(shè)有下電極。
9.如權(quán)利要求1所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)在P型GaAs襯底上依次生長GaAs電池和GaInP電池，并將該GaAs電池和GaInP 電池之間以第三隧道結(jié)連接，從而形成晶格匹配的GalnP/GaAs雙結(jié)電池，同時，在P型InP 襯底上生長InGaAsP電池，并在InGaAsP電池的窗口層上面生長第四隧道結(jié)，從而形成晶格匹配的InGaAsP單結(jié)電池；或者，在N型GaAs襯底上依次生長GaAs電池和GaInP電池，并在GaAs襯底和GaAs電池之間設(shè)置第一隧道結(jié)實現(xiàn)N型到P型的轉(zhuǎn)換，從而形成晶格匹配的GalnP/GaAs雙結(jié)電池，同時，在P型InP襯底上生長InGaAsP電池，形成晶格匹配的InGaAsP單結(jié)電池；(2)對GalnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底表面進行減薄、拋光和清潔處理；(3)將GalnP/GaAs雙結(jié)電池的P型GaAs襯底表面與InGaAsP單結(jié)電池中第四隧道結(jié)的P型表面鍵合；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟(3)中在將GaAs襯底面與第四隧道結(jié)表面或InP或In(Ga)AlAs窗口層表面鍵合后，還進行退火處理減小接觸面電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法具體為(l)GaInP/GaAs雙結(jié)電池的制備a、在P型GaAs襯底上生長一P型GaAs緩沖層；b、在GaAs緩沖層上生長GaAs電池，GaAs電池從GaAs緩沖層一側(cè)開始依次由P型(Al) GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP窗口層組成；C、在GaAs電池上生長第三隧道結(jié)，該隧道結(jié)從GaAs電池一側(cè)開始依次由N型AlGaAs 或Al (Ga) InP勢壘層、N型GaInP或GaAs重摻層、P型(Al)GaAs重摻層和P型AlGaAs或 Al (Ga) InP勢壘層組成；d、在第三隧道結(jié)上生長GaInP電池，GaInP電池從隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型AlGaAs 或(Al)GaInP背場層、P型GaInP基區(qū)、N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP窗口層組成；e、在GaInP電池上生長N型GaAs接觸層，用作歐姆接觸；(2)InGaAsP單結(jié)電池的制備a、在P型InP襯底上生長一層P型InP緩沖層；b、在InP緩沖層上生長InGaAsP電池，InGaAsP電池從InP緩沖層一側(cè)開始依次由P型 InP或In(Ga)AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型InP或In(Ga) AlAs窗口層組成；C、在InGaAsP電池上生長一 InP隧道結(jié)，該InP隧道結(jié)從InGaAsP電池一側(cè)開始依次由N型InP或In(Ga)AlAs勢壘層、N型InP重摻層、P型InP重摻層和P型InP或In(Ga) AlAs勢壘層組成；(3)GaInP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池的鍵合a、將GalnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10 100微米并拋光，而后去除拋光面上的污染物；b、將拋光后的GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP隧道結(jié)的表面鍵合，并進行退火處理以減小接觸面電阻，形成歐姆接觸；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法具體為(l)GaInP/GaAs雙結(jié)電池的制備a、在N型GaAs襯底上生長一N型GaAs緩沖層；b、在GaAs緩沖層上生長第一隧道結(jié)，該隧道結(jié)從GaAs緩沖層一側(cè)開始依次由N型 AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層、N型GaInP或GaAs重摻層、P型(Al) GaAs重摻層和P型AlGaAs 或Al (Ga) InP勢壘層組成；c、在第一隧道結(jié)上生長GaAs電池，GaAs電池從第一隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型(Al) GaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaAs基區(qū)、N型GaAs發(fā)射區(qū)和N型AlGaAs或(Al)GaInP 窗口層組成；d、在GaAs電池上生長第二隧道結(jié)，隧道結(jié)從GaAs電池一側(cè)開始依次由N型AlGaAs 或Al (Ga) InP勢壘層、N型GaInP或GaAs重摻層、P型(Al)GaAs重摻層和P型AlGaAs或 Al (Ga) InP勢壘層組成；e、在第二隧道結(jié)上生長GaInP電池，GaInP電池從第二隧道結(jié)一側(cè)開始依次由P型 AlGaAs或(Al)GaInP背場層、P型GaInP基區(qū)、N型GaInP發(fā)射區(qū)和N型Al (Ga) InP窗口層組成；f、在GaInP電池上生長N型GaAs接觸層，用作歐姆接觸。(2)InGaAsP單結(jié)電池的制備a、在P型InP襯底上生長一層P型InP緩沖層；b、在InP緩沖層上生長InGaAsP電池，InGaAsP電池從InP緩沖層一側(cè)開始依次由P型 InP或In(Ga)AlAs背場層、P型InGaAsP基區(qū)、N型InGaAsP發(fā)射區(qū)和N型InP或In(Ga) AlAs窗口層組成。(3)GaInP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池的鍵合a、將GalnP/GaAs雙結(jié)電池的GaAs襯底減薄到10 100微米并拋光，而后去除拋光面上的污染物；b、將拋光后的GaAs襯底表面與InGaAsP電池的InP或In(Ga) AlAs窗口層表面鍵合， 并進行退火處理以減小接觸面電阻，形成歐姆接觸；(4)在GaAs接觸層制作上電極，在InP襯底上制作下電極，形成基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法中GalnP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池中的各結(jié)構(gòu)層均是采用MOCVD法或MBE 法生長形成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池的制備方法，其特征在于， 若采用MOCVD法，則N型摻雜原子為Si、Se、S或Te，P型摻雜原子為ZruMg或C ；若采用MBE 法，則N型摻雜原子為Si、Se、S、Sn或Te，P型摻雜原子為Be、Mg或C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于晶片鍵合的三結(jié)太陽能電池及其制備方法。該太陽能電池包括晶格匹配的GaInP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池，該兩個電池之間通過晶片鍵合的方式串聯(lián)在一起。其制備方法為采用MOCVD法等依次生長形成GaInP/GaAs雙結(jié)電池和InGaAsP單結(jié)電池，而后對GaInP/GaAs雙結(jié)電池的鍵合面進行減薄、拋光和清潔處理后，與InGaAsP電池鍵合，其后分別制作上、下電極，形成目標(biāo)產(chǎn)品。本發(fā)明可形成1.90eV、1.42eV、～1.00eV的帶隙組合，降低材料的生長難度，實現(xiàn)對太陽光譜的充分利用，減小各個子電池間的電流失配和光電轉(zhuǎn)換過程中的熱能損失，同時提高了1.00eV電池內(nèi)量子效率，進而提高電池效率。
文檔編號H01L31/18GK102184980SQ20111008296
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者李奎龍, 楊輝, 董建榮, 趙勇明, 陸書龍 申請人:中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所