專利名稱：四結(jié)級聯(lián)太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及四結(jié)級聯(lián)太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
在太陽能電池領(lǐng)域，目前研究較多的體系是GaInP/(In)GaAs/Ge三結(jié)晶格匹配電池和GalnP/GaAs/InGaAs三結(jié)晶格失配電池。前者在一個太陽下目前達到的最高轉(zhuǎn)換效率為32%-33%。但是該體系仍然存在ー個主要問題是受晶格匹配的制約，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。GalnP/GaAs/InGaAs三結(jié)晶格失配電池雖然可以通過合理的帶隙組合實現(xiàn)電流匹 配，但是能量低于InGaAs帶隙的光子仍然沒有被充分利用，所以最直觀的想法是生長制備四結(jié)太陽能電池，將太陽光譜分為四段，在保證實現(xiàn)電流匹配的同時盡量提高電池開路電壓，從而提聞電池效率。GaInP/(In) GaAs/InGaAsN/Ge四結(jié)晶格匹配電池理論上可以獲得很高的轉(zhuǎn)化效率，但是受制于減小InGaAsN材料缺陷密度的生長難度，該四結(jié)電池對于材料生長具有很大的挑戰(zhàn)。而相對而言GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)晶格失配電池的生長難度要小。該電池第一種方法是在GaAs襯底上倒裝生長，然后通過襯底剝離、鍵合等エ藝實現(xiàn)；第二種方法則是分別在GaAs襯底上生長GalnP/GaAs晶格匹配電池和InP襯底上生長InGaAsP/InGaAs晶格匹配電池，然后通過襯底剝離、鍵合等エ藝實現(xiàn)；第三種方法是在InP襯底上正裝生長實現(xiàn)。相比較而言，前兩種方法對制備エ藝要求較高，第二種方法雖然生長簡單，但是需要兩種襯底而且エ藝復(fù)雜，導(dǎo)致成本很高，第三種方法エ藝簡単，成本較低，使其成為一種潛在的理想的GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)晶格失配電池的生長制備方法。如何實現(xiàn)多結(jié)太陽能電池合理的帶隙組合，減小電流失配同時而又不提高電池制作成本和難度成為當(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)明所要解決的技術(shù)問題是，提供四結(jié)級聯(lián)太陽能電池及其制備方法。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，包括InP的襯底層，以及在所述襯底層上依次設(shè)置的InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。所述漸變過渡層的材料為AlxIrvxAs或(AlhGay)xIrvxAsiX的范圍為O. 48至l，y的范圍為O至1，所述漸變過渡層的帶隙大于GaAs子電池的帶隙。所述InGaAs子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為InP的第一背場層、InGaAs的第一基區(qū)、InGaAs的第一發(fā)射區(qū)以及第一窗ロ層,所述第一窗ロ層的材料為 InP、InGaAsP 和 In(Ga)AlAs 中任意一種。
所述第一隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs (P)或InP層以及具有P型摻雜InGaAs (P)或InP層。所述InGaAsP子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為InP或In(Ga)AlAs的第二背場層、InGaAsP的第二基區(qū)、InGaAsP的第二發(fā)射區(qū)以及第ニ窗ロ層，所述第二窗ロ層的材料為InP或In (Ga) AlAs。所述第二隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的Al (Ga) InAs勢壘層、具有N型摻雜的InGaAsP或InP層以及具有P型摻雜的InGaAsP或InP 層。所述GaAs子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為AlGaAs或(Al)GaInP的第三背場層、GaAs的第三基區(qū)、GaAs的第三發(fā)射區(qū)以及第三窗ロ層，所述第三窗ロ層的材料為Al (Ga) InP或AlGaAs。所述第三隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，具有N型摻雜的GaInP或GaAs層以及具有P型摻雜的(Al)GaAs 層。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供ー種如上述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法，步驟為在InP襯底層上依次生長InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。本發(fā)明提供四結(jié)級聯(lián)太陽能電池及其制備方法，優(yōu)點在于
1.該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池中的InGaAs子電池、InGaAsP子電池、GaAs子電池和GaInP子電池的帶隙組合分別為O. 73 eV^l.03 eV、L42 eV和L 90 eV，實現(xiàn)了對太陽光譜的分段吸收利用，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.該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池采用InP作為襯底，提高了太陽能電池的抗輻照能力；
3.該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池采用正裝生長方法生長，不需要二次外延等技術(shù)，降低了太陽能電池的生長難度；
4.該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池制備不需要采用鍵合技術(shù)等，エ藝簡單，成品率高。


圖I是本發(fā)明提供的一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池第一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明提供的一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池第一具體實施例的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明提供的一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池實施例ニ的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明提供的一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池實施例ニ的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的提供四結(jié)級聯(lián)太陽能電池及其制備方法的具體實施方式
做詳細(xì)說明。第一
具體實施例方式 圖I所示為本發(fā)明所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池第一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施方式提供ー種基于晶格異變法生長的GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，包括InP的襯底層01，以及在襯底層01上依次設(shè)置的InGaAs子電池28、第一隧道結(jié)29、InGaAsP子電池30、第二隧道結(jié)31、漸變過渡層15、GaAs子電池32、第三隧道結(jié)33、GaInP子電池34和GaAs接觸層27。該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池采用InP作為襯底，提高了電池的抗輻照能力。該四結(jié)級聯(lián)太陽能電池采用正裝生長的方式進行生長。頂層GaInP子電池34/GaAs子電池32與GaAs晶格匹配，底層InGaAsP子電池30/InGaAs子電池28與InP晶格匹配。其中，所述InGaAs子電池28、InGaAsP子電池30、GaAs子電池32和GaInP子電池34的帶隙組合分別為O. 73eV、 I. 03 eV、1.42 eV和1.90 eV。所述InGaAsP子電池30與GaAs子電池32之間通過晶格異變生長漸變過渡層15的方法釋放應(yīng)力，漸變過渡層15采用AlxIrvxAs或(AVyGay) JrvxAs,漸變過渡層15的帶隙大于GaAs子電池的帶隙，即I. 42eV，克服GaAs與InP之間的失配，其中x的范圍為O. 48至1，y的范圍為O至I。 所述InGaAs子電池28包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的材料為InP的第一背場層02、InGaAs的第一基區(qū)03、InGaAs的第一發(fā)射區(qū)04以及第一窗ロ層05,所述第一窗ロ層05為InP、InGaAsP和In(Ga)AlAs中任意一種；
所述第一隧道結(jié)29包含依次逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs (P)或InP層06以及具有P型摻雜InGaAs (P)或InP層07 ；
所述InGaAsP子電池30包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的材料為InP或In(Ga)AlAs的第二背場層08、InGaAsP的第二基區(qū)09、InGaAsP的第二發(fā)射區(qū)10以及第二窗ロ層11，所述第二窗ロ層11為InP或In(Ga)AlAs ；
所述第二隧道結(jié)31包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的具有N型摻雜的Al (Ga) InAs勢壘層12、具有N型摻雜的InGaAsP或InP層13以及具有P型摻雜的InGaAsP或InP層14 ；
所述GaAs子電池32包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的材料為AlGaAs或(Al)GaInP的第三背場層16、GaAs的第三基區(qū)17、GaAs的第三發(fā)射區(qū)18以及第三窗ロ層19，所述第三窗ロ層19為Al (Ga) InP或AlGaAs ；
所述第三隧道結(jié)33包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的具有N型摻雜的AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層20，具有N型摻雜的GaInP或GaAs層21以及具有P型摻雜的(Al)GaAs 層 22 ；
所述GaInP子電池34包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的材料為Al (Ga) InP或AlGaAs的第四背場層23、GaInP的第四基區(qū)24、GaInP的第四發(fā)射區(qū)25以及第四窗ロ層26，所述第四窗ロ層26為Al (Ga) InP。作為可選實施方式，襯底層01和InGaAs子電池28之間進一歩包括第四隧道結(jié)，所述第四隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs(P)或InP層以及具有P型摻雜InGaAs⑵或InP層。圖2所示為本發(fā)明所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的第一具體實施例的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。本實施方式中，所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池產(chǎn)品為在上述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池基礎(chǔ)上，進ー步制備上電極36、下電極35，所述上電極36位于所述GaAs接觸層27的裸露表面上；所述下電極35為位于襯底層Ol的裸露表面上。第二
具體實施例方式 本實施方式提供一種如圖I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法，采用正裝生長方式在InP的襯底層01上依次生長InGaAs子電池28、第一隧道結(jié)29、InGaAsP子電池30、第ニ隧道結(jié)31、漸變過渡層15、GaAs子電池32、第三隧道結(jié)33和GaInP子電池34。上述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法，進ー步包括步驟在所述GaInP子電池34的裸露表面上生長GaAs接觸層27。作為可選實施方式，進ー步包括步驟在所述InP的襯底層01和InGaAs子電池28之間生長第四隧道結(jié)，所述第四隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層01方向設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs⑵或InP層以及具有P型摻雜InGaAs⑵或InP層。 本實施方式中，所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法進ー步包括制備上電極36、下電極35的制備步驟，所述上電極36的制備步驟為直接在所述GaAs接觸層27的裸露表面制備上電極36 ;所述下電極35的制備步驟為采用對襯底層01的裸露表面減薄并制備下電極35。作為可選實施方式，所述漸變過渡層15可以采用In組分線性變化的方法生長，使應(yīng)カ釋放抑制錯向角的產(chǎn)生。作為可選實施方式，所述漸變過渡層15可以采用In組分階梯變化的方法生長，通過形成多個界面促進應(yīng)カ釋放同時抑制穿透位錯到達有源區(qū)。作為可選實施方式，所述漸變過渡層15可以采用In組分線性和階梯變化相結(jié)合的方法生長使應(yīng)カ釋放，減小錯向角的同時抑制穿透位錯到達有源區(qū)。作為可選實施方式，在所述InP的襯底層01上生長InGaAs子電池28步驟之前，在所述InP的襯底層01上生長第四隧道結(jié)，所述第四隧道結(jié)包含依次設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs⑵或InP層以及具有P型摻雜InGaAs⑵或InP層。作為可選的實施方式，所述InGaAsP子電池30和GaAs子電池32之間首先生長隧穿結(jié)然后生長漸變過渡層15。作為可選實施方式，所有所述生長均采用MOCVD法，則所述N型摻雜的摻雜原子為Si、Se、S以及Te中任意ー種，所述P型摻雜的摻雜原子為Zn、Mg以及C中任意ー種。作為可選實施方式，所有所述生長均采用MBE法生長，則所述N型摻雜的摻雜原子為Si、Se、S、Sn以及Te中任意ー種，所述P型摻雜的摻雜原子為Be、Mg以及C中任意ー種。接下來給出本發(fā)明的幾個實施例。實施例一
本實施例中，提供一種基于InP襯底的晶格異變生長方法生長的GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法,包括下列步驟
(一)米用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀)方法生長GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)級聯(lián)太陽能電池,其結(jié)構(gòu)如圖I所示
(I)在具有P型摻雜的InP的襯底層01上生長具有P型摻雜濃度約為I X IO18 cm_3的
O.3微米的InP作為第一背場層02和P型摻雜濃度約為2 X IO17 cm_3的2. 5微米的InGaAs作為InGaAs子電池28的第一基區(qū)03，然后生長具有N型摻雜濃度約為2 X IO18 cm_3的O. 2微米的InGaAs作為InGaAs子電池28的第一發(fā)射區(qū)04，再生長具有N型摻雜濃度約為2 X IO18cm 3的O. I微米的InP或InGaAsP或In(Ga)AlAs層05作為InGaAs子電池28的第一窗ロ層05，形成InGaAs子電池28 ；
(2)在InGaAs子電池28的裸露表面上生長具有N型摻雜濃度約為IX IO19 cm_3的O. 02微米的InGaAs⑵或InP層06和P型摻雜濃度約為I X IO19 cm—3的O. 02微米的InGaAs (P)或InP層07，形成第一隧道結(jié)29 ；
(3)在第一隧道結(jié)29的裸露表面上生長具有P型摻雜濃度約為IX IO18 cm-3的
O.3微米的InP或In (Ga)AlAs作為InGaAsP子電池30的第二背場層08，然后生長具有P型摻雜濃度約為I X IO17 CnT3的2. 5微米的InGaAsP作為InGaAsP子電池30的第二基區(qū)09，再生長具有N型摻雜濃度約為I X IO18 CnT3的O. 4微米的InGaAsP作為InGaAsP子電池30的第二發(fā)射區(qū)10，生長具有N型摻雜濃度約為IX IO18 cm_3的O. 05微米的InP或In(Ga) AlAs作為InGaAsP子電池30的第二窗ロ層11，形成InGaAsP子電池30 ；
(4)在InGaAsP子電池30的裸露表面上生長具有N型摻雜濃度約為IX IO18 cm_3的
O.03微米的Al (Ga) InAs作為第二隧穿結(jié)31的勢壘層12，再生長具有N型摻雜濃度大于I X IO19 cm_3的O. 015微米的InP或InGaAsP 13，然后生長具有P型摻雜濃度大于I X IO19cm—3的O. 015微米的InP或InGaAsP層14，形成第二隧道結(jié)31 ；
(5)在第二隧道結(jié)31的裸露表面上生長約3.O微米的具有P型摻雜的AlxIrvxAs或(Al1^yGay) Jn1^xAs的漸變過渡層15，Al的組分由O. 48漸變到I. 00，直到與GaAs的晶格匹配，y的范圍為O至I ;
(6)在漸變過渡層15的裸露表面上生長ー層P型高摻雜的O.I微米的AlGaAs或(Al)GaInP作為GaAs子電池32的第三背場層16，以減小光生電子的復(fù)合，然后生長具有P型摻雜濃度約I X IO17 cm_3的2. 8微米的GaAs層作為GaAs子電池32的第三基區(qū)17，再生長具有N型摻雜濃度約I X IO18 cm_3的O. I微米的GaAs層作為GaAs子電池32的第三發(fā)射區(qū)18以及生長具有N型摻雜濃度約I X IO18 cm_3的O. 01微米的AlGaAs或Al (Ga) InP層作為GaAs子電池32的第三窗ロ層19，防止光生空穴向上擴散，形成GaAs子電池32 ；
(7)在GaAs子電池32的裸露表面上生長具有N型摻雜濃度約IX IO18 cm_3的O. 05微米的AlGaAs或Al (Ga) InP作為第三隧道結(jié)33的N型層的勢壘層20，然后生長具有N型摻雜濃度大于I X IO19 cm_3的O. 015微米的GaInP或GaAs層21，再生長具有P型摻雜濃度大于IXlO19 cnT3的O. 015微米的(Al)GaAs層22，形成第三隧道結(jié)33 ；
(8)在第三隧道結(jié)33的裸露表面上生長具有P型摻雜濃度約IX IO18 cm—3的O. 03微米的Al (Ga) InP或AlGaAs作為GaInP子電池34的第四背場層23，所述第四背場層23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，然后生長具有P型摻雜濃度約I X IO17 cm—3的O. 7微米的GaInP作為GaInP子電池34的第四基區(qū)24和N型摻雜濃度約I X IO18 cm—3的O. 07微米的GaInP作為GaInP子電池34的第四發(fā)射區(qū)25，再生長具有N型摻雜濃度約IX IO17 cnT3的O. 02微米的Al (Ga) InP 26作為GaInP子電池33的第四窗ロ層26，形成GaInP子電池34 ；
(9)在GaInP子電池34的裸露表面上生長具有N型高摻雜的O.5微米的GaAs，形成GaAs接觸層27，用來做歐姆接觸。后續(xù)產(chǎn)品的制備エ藝還進一歩包括上電極36和下電極35的制備步驟，包括步驟
(10)對InP的襯底層01進行減薄并制備下電極35;
(11)在GaInP子電池34上的GaAs接觸層27上制備上電極36，獲得目標(biāo)產(chǎn)品。本實施例中，N型摻雜的摻雜原子為Si、Se、S以及Te中任意ー種，所述P型摻雜的摻雜原子為Zn、Mg以及C中任意ー種。實施例ニ
圖3所示為所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池實施例ニ的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供一種GalnP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，結(jié)構(gòu)為在圖I中的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在所述InP的襯底層01和InGaAs子電池28之間增加第四隧道結(jié)37，所述第四隧道結(jié)37與第一隧道結(jié)29的結(jié)構(gòu)相同，包括沿逐漸遠離 InP的襯底層01的方向依次設(shè)置的具有N型高摻雜的InGaAs⑵或InP層38和具有P型高摻雜的InGaAs (P)或InP層39。本實施例中，所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池采用MBE (Molecular Beam Epitaxy,分子束外延)方法生長的制備方法包括下列具體步驟
(一 )GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四結(jié)級聯(lián)太陽能電池制備
(1)在具有N型摻雜的InP的襯底層01上生長第四隧道結(jié)37，包括沿逐漸遠離InP的襯底層01的方向依次設(shè)置的具有N型高摻雜的InGaAs (P)或InP層38和具有P型高摻雜InGaAs (P)或 InP 層 39 ；
(2)在第四隧道結(jié)37的裸露表面上生長InGaAs子電池28；
(3)在所述InGaAs子電池28的裸露表面上生長第一隧道結(jié)29，包括沿逐漸遠離InGaAs子電池28的方向依次設(shè)置的具有N型高摻雜的InGaAs⑵或InP層06和具有P型高摻雜的InGaAs (P)或InP層07 ；
(4)在所述第一隧道結(jié)29的裸露表面上在生長InGaAsP子電池30；
(5)在所述InGaAsP子電池30的裸露表面上生長第二隧道結(jié)31，包括沿逐漸遠離InGaAsP子電池30的方向依次設(shè)置的具有N型摻雜的Al (Ga) InAs勢壘層12，具有N型摻雜的InGaAsP或InP重?fù)綄?3和具有P型摻雜的InGaAsP或InP重?fù)綄?4 ；
(6)在所述第二隧道結(jié)31的裸露表面上生長P型高摻雜AlxIrvxAs或(AlhyGay)JiVxAs的漸變過渡層15，X的取值由O. 48變化至I. 00，y的范圍為O至I ;
(7)在所述漸變過渡層15的裸露表面上生長GaAs子電池32；
(8)在所述GaAs子電池32的裸露表面上生長第三隧道結(jié)33，包括沿逐漸靠近GaAs子電池32的方向依次設(shè)置的具有N型摻雜的AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層22，具有N型摻雜的GaInP或GaAs重?fù)綄?1，具有P型摻雜的(Al)GaAs重?fù)綄?0 ；
(9)在所述第三隧道結(jié)33的裸露表面上生長GaInP子電池34；
(10)在所述GaInP子電池34的裸露表面上生長N型摻雜的GaAs接觸層27。圖4為所述四結(jié)級聯(lián)太陽能電池實施例ニ的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。(ニ)后續(xù)電極制備
(11)對InP的襯底層01進行減薄并制備下電極35;
(12)在頂層GaAs接觸層27上制備上電極36，獲得目標(biāo)產(chǎn)品。本實施例中，N型摻雜原子為Si、Se、S、Sn與Te中任意ー種，P型摻雜原子為Be、Mg與C中任意ー種。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，包括InP的襯底層，以及在所述襯底層上依次設(shè)置的InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述漸變過渡層的材料為AlxIrvxAs或(AlhGay)xIrvxAs, x的范圍為0. 48至1，y的范圍為0至1，所述漸變過渡層的帶隙大于GaAs子電池的帶隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述InGaAs子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為InP的第一背場層、InGaAs的第一基區(qū)、InGaAs的第一發(fā)射區(qū)以及第一窗口層，所述第一窗口層的材料為InP、InGaAsP和In(Ga)AlAs中任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述第一隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的InGaAs (P)或InP層以及具有P型摻雜 InGaAs (P)或 InP 層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述InGaAsP子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為InP或In(Ga)AlAs的第二背場層、InGaAsP的第二基區(qū)、InGaAsP的第二發(fā)射區(qū)以及第二窗口層，所述第二窗口層的材料為InP或In (Ga)AlAs0
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述第二隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的Al (Ga) InAs勢壘層、具有N型摻雜的InGaAsP或InP層以及具有P型摻雜的InGaAsP或InP層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述GaAs子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為AlGaAs或(Al)GaInP的第三背場層、GaAs的第三基區(qū)、GaAs的第三發(fā)射區(qū)以及第三窗口層，所述第三窗口層的材料為Al (Ga) InP或AlGaAs。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述第三隧道結(jié)包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的具有N型摻雜的AlGaAs或Al (Ga) InP勢壘層，具有N型摻雜的GaInP或GaAs層以及具有P型摻雜的(Al)GaAs層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，其特征在于，所述GaInP子電池包含依次按照逐漸遠離襯底層方向設(shè)置的材料為Al (Ga) InP或AlGaAs的第四背場層、GaInP的第四基區(qū)、GaInP的第四發(fā)射區(qū)以及第四窗口層，所述第四窗口層的材料為Al (Ga) InP。
10.一種如權(quán)利要求I所述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟為在InP襯底層上依次生長InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種四結(jié)級聯(lián)太陽能電池，包括InP的襯底層，以及在所述襯底層上依次設(shè)置的InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。本發(fā)明還提供一種如上述的四結(jié)級聯(lián)太陽能電池的制備方法，步驟為在InP襯底層上依次生長InGaAs子電池、第一隧道結(jié)、InGaAsP子電池、第二隧道結(jié)、漸變過渡層、GaAs子電池、第三隧道結(jié)、GaInP子電池和GaAs接觸層。
文檔編號H01L31/0725GK102651419SQ20121015497
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者于淑珍, 孫玉潤, 李奎龍, 楊輝, 董建榮, 趙勇明, 趙春雨 申請人:中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所