CN102422443A - 由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管 - Google Patents

由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管 Download PDF

Info

Publication number
CN102422443A
CN102422443A CN201080020920XA CN201080020920A CN102422443A CN 102422443 A CN102422443 A CN 102422443A CN 201080020920X A CN201080020920X A CN 201080020920XA CN 201080020920 A CN201080020920 A CN 201080020920A CN 102422443 A CN102422443 A CN 102422443A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
lattice constant
semiconductor element
tunnel diode
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201080020920XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102422443B (zh
Inventor
沃尔夫冈·古特
弗兰克·迪姆罗特
扬·朔内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of CN102422443A publication Critical patent/CN102422443A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102422443B publication Critical patent/CN102422443B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/88—Tunnel-effect diodes
    • H01L29/885—Esaki diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/0045—Devices characterised by their operation the devices being superluminescent diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3095—Tunnel junction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体元件，具体是由III-V化合物半导体制成的太阳能电池，如在陆地PV集中器系统所使用的或用于卫星中的电能供应。不过，或者在需要高隧道电流密度，或者使用特殊材料的情况下，并且在不要求整个结构中的应力的情况下，它还用在其它光电元件中，诸如激光二极管和发光二极管。本发明包括由利用应力补偿的半导体层制成的半导体元件形成隧道二极管。

Description

由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管
技术领域
本发明涉及半导体元件，具体是由III-V化合物半导体制成的太阳能电池，如在陆地PV集中器系统所使用的或用于卫星中的电能供应。不过，在必需高隧道电流密度，或者使用特殊材料的情况下，并且在不需要在整个结构中的应力的情况下，它还用在其它光电元件中，诸如激光二极管和发光二极管。
背景技术
多重太阳能电池由包括具有降低的带隙的不同半导体材料的多个p-n结组成。使用的半导体材料通常是例如砷化镓之类的III-V化合物半导体和比如硅或锗之类的基本半导体。但是，也可以使用诸如碲化镉之类的II-VI化合物半导体，诸如硅锗(SiGe)之类的混合半导体。多重太阳能电池使用比只具有一个p-n结的太阳能电池更好的太阳光谱，因此达到最高效率[Dimroth，F.，High-Efficiency Solar Cells from III-V Compound Semiconductors，Physica StatusSolidi C，2006，3(3)：第373-9页；Dimroth，F.and S.Kurtz，High-EfficiencyMultifunction Solar Cells，MRS Bulletin，2007，32：第230-4页]。用三重电池可达到超过40％的光电转换效率。
多重太阳能电池中的各个部分的电池必须彼此电连接。该连接应该是透明的，且具有低电阻。因此，带内隧道二极管用在当前的太阳能电池结构中。低电阻可由隧道效应获得，且通过适当选择半导体材料，保证足够高的光透明度[Bertness，K.A.，D.J.Friedman and J.M.Olson，Tunnel junction interconnects inGaAs based multijunction solar cells，在第24届光伏专家会议的会刊(Proceedings of the 24th Photovoltaic Specialists Conference)上，1994，威可洛亚，夏威夷，美国；Takamoto，T.等，Two-terminal monolithic In0.5Ga0.5P/GaAs tandemsolar cells with a high conversion efficiency of over 30％，Japanese Journal ofApplied Physics，1997，36(10)：第6215-20页]。
对于由多个不同的半导体层制成的元件，通常要求所有层有与衬底匹配的恒定晶格常数，以便最小化结构中的应力和缺陷。
如今，由III-V化合物半导体制成的高效率的多重太阳能电池一般通过金属有机汽相外延(MOVPE)被沉积在锗(Ge)或砷化镓(GaAs)衬底上。不过，还可使用其它方法，如分子光束外延。最众所周知的多重太阳能电池包括由化合物半导体镓铟磷化物(GaInP)，镓铟砷化物(GaInAs)和Ge组成的三个p-n结[Stan，M.A.等，The Development of＞28％Efficient Triple-Junction Space SolarCells at Emcore Photovoltaics，在关于光伏能量讨论的第三届世界会议的技术文摘(Technical Digest of the 3rd World Conference on Photovoltaic EnergyConversion)中，2003，大阪，日本；Strobl，G.等，Development and QualificationStatus of European Triple Junction Solar Cells for Space Applications，在第19届欧洲光伏太阳能能量会议的会刊(Proceedings of the 19th European PhotovoltaicSolar Energy Conference)中，2004，巴黎，法国；Baur，C.等，Triple Junction III-Vbased Concentrator Solar Cells：Perspectives and Challenges；Transactions of theASME，Journal of Solar Energy Engineering，2006，129(3)：第258-65页]。此结构在使用的半导体材料的带隙有差异的基础上，可明显比例如由硅制成的太阳能电池更高效地使用太阳光谱[Dimroth，F.，High-Efficiency Solar Cells from III-VCompound Semiconductors，Physica Status Solidi C，2006，3(3)：第373-9页]。这些太阳能电池能高效率地将太阳光转换成电能的关键之处是所使用的半导体层的高晶体质量。层中的晶体缺陷一般形成以光电产生的电荷载体的重新组合中心，降低太阳能电池的效率。如果所有使用的半导体材料具有相同的晶格常数，则可避免这些缺陷。在具有由Ga0.5In0.5P，Ga0.99In0.01As和Ge制成的部分电池的三重太阳能电池的情况下这是可行的。所有层可以用例如Ge的晶格常数沉积在Ge衬底上。
但是由Ga0.5In0.5P、Ga0.99In0.01As和Ge制成的部分太阳能电池的组合还不能最理想地适应太阳能光谱。期望具有稍低带隙能量的材料。这例如可以通过具有加入更多铟(含量介于5％和17％之间)的GaInP和GaInAs的部分电池实现[King，R.R.等，40％efficient metamorphic GaInP/GaInAs/Ge multijunction solarcells，Applied Physics Letters，2007，90：第183516-1-3页；Fetzer，C.M.等，High-Efficiency Metamorphic GaInP/GaInAs/Ge Solar Cells Grown by MOVPE，Journal of Crystal Growth，2004，261(2-3)：第341-8页；Dimroth，F.等，Metamorphic GayIn1-yP/Ga1-xInxAs Tandem Solar Cells for Space and for TerrestrialConcentrator Applications at C＞1000Suns，Progress in Photovoltaics：Research andApplications，2001，9(3)：第165-178页])。不过，半导体材料的组成的这些变化通常不仅会影响其带隙，还会影响其晶格常数[Levinshtein，M.，S.Rumyantsevand M.Shur，Ternary and Quaternary III-V Compounds，Handbook Series onSemiconductor Parameters，第2卷.1999，新加坡：World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.]。因此，如果例如更好地适应太阳光谱的Ga0.35In0.65P和Ga0.83In0.17As的部分太阳能电池的组合被沉积在Ge衬底上，则这些层具有近似比锗大1％的晶格常数。这导致形成晶体缺陷，以及低效率。在衬底和晶格不匹配的部分太阳能电池之间的所称的缓冲结构中，晶格常数因此连续或逐渐改变。因此，可以非常容易地定位这些缓冲结构中的晶体缺陷[
Figure BPA00001462933700031
J.等，Misfit DislocationBlocking by Dilute Nitride Intermediate Layers，Applied Physics Letters，2008，92(8)：第081905页；Geisz，J.F.et al.，40.8％efficient inverted triple-junction solar cellwith two independently metamorphic junctions，Applied Physics Letters，2008，93(12)：第123505/1-3页]。如果实现只有非常少的缺陷延伸到部分电池的光活性层中(＜106cm-3)，则同样可获得非常高的效率[King，R.R.等，40％efficientmetamorphic GaInP/GaInAs/Ge multijunction solar cells，Applied Physics Letters，2007，90：第183516-1-38页]。
高效率III-V多重太阳能电池如今一方面用在卫星的能量供应和空间探索中[King，R.R.等，Advanced III-V Multijunction Cell for Space，在关于光伏能量讨论的第4届世界会议的会刊(Proceedings of the 4th World Conference onPhotovoltaic Energy Conversion)中，2006，夏威夷，美国；Meusel，M.等，Development and Production of European III-V Multijunction Solar Cells，在第22届欧洲光伏太阳能能量会议和展览会的会刊(Proceedings of the 22nd EuropeanPhotovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition)中，2007，米兰，意大利]，且另一方面，用在陆地PV集中器系统中[Bett，A.W.and H.Lerchenmueller，theFLATCON
Figure BPA00001462933700041
System from Concentrix Solar，in Concentrator Photovoltaics，2007，Springer-Press GmbH，第301-19页；Lerchenmueller，H.等，from FLATCON
Figure BPA00001462933700042
Pilot Systems to the first Power Plant，在关于用于发电或产生氢的聚太阳能器的国际会议的会刊(Proceedings of the International Conference on SolarConcentrators for the Generation of Electricity or Hydrogen)中，2007，埃斯库里阿，西班牙]。
多重太阳能电池中的部分太阳能电池典型地通过隧道二极管彼此电连接。这些二极管主要由掺杂至退化的半导体层组成[Esaki，L.，Discovery of the tunneldiode，IEEE Transactions on Electron Devices，1976，ED-23(7)：第644-7页]，并且除了光伏之外，首要还用在高频技术和光电子中。在发光二极管(LED)和激光二极管(例如VCSEL)中，例如，使用隧道二极管，以便改变材料的极性。通过将极性从p变成n，阻抗损耗和电流流动的非均匀分布可在较高电荷载体迁移性的基础上被降低[Manish Mehta等，Electrical Design Optimization ofSingle-Mode Tunnel-Junction-Based Long Wavelength VCSELs，IEEE JOURNALOF QUANTUM ELECTRONICS，2006，42(7)：第675页；Seong-Ran Jeon等，GaN-Based Light-Emitting Diodes Using Tunnel Junctions，IEEE JOURNAL OFSELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，2002，8(4)：第739页]。此外，n材料的自由电荷载体吸收通常比p材料中少。因此，还降低了光损耗[Manish Mehta等，Electrical Design Optimization of Single-ModeTunnel-Junction-based Long Wavelength VCSELs，IEEE JOURNAL OFQUANTUM ELECTRONICS，2006，42(7)：第675页；Edmond，J.A.等，BlueLight-Emitting Diode with Degenerate Junction Structure，1994，Cree Research，Inc.公司，达拉姆，北卡州，美国1,252,84]。与多重太阳能电池类似，串级激光器中的各个空穴同样被连接到隧道二极管[W.J.Siskaninetz等，Reduced powerconsumption in GaAs-based bipolar cascade lasers，IEEE Electronic Letters，2002，38(21)：第1259页]。在VCSEL情况下，用于较高功率密度的光和电的孔或者通过氧化物或者通过隧道二极管产生[A.Bachmann等，Continuous-wave Operationof electrically pumped GaSb-based vertical cavity surface emitting laser at 2.3mm，IEEE Electronic Letters，2008，44(3)：第202页]。
使用隧道二极管作为连接件是如此有吸引力，原因是它们能满足电学、光学性质的很高要求。为了在集中器系统中，甚至在高浓度的光下传输高的光电流，隧道二极管的电阻必须非常低。例如常规p-n二极管具有的高电阻导致高损耗。对于隧道二极管，因此必须达到高隧道电流密度，这首先通过用具有小带隙的非常高掺杂的半导体来产生。此外，在位于其下的部分电池中使用的也用于光电能量转换的隧道二极管不应该吸收光。这是通过由间接或高带隙半导体材料制成的薄层实现的[Takamoto，T.等，Mechanism of Zn and Si diffusion from ahighly doped tunnel junction for InGaP/GaAs tandem solar cells，Journal of AppliedPhysics，1999，85(3)：第1481-6页]。在全世界通过大量研究团队检验高掺杂的III-V化合物半导体的外延[Scheffer，F.等，High doping performance of latticematched GaInP on GaAs，Journal of Crystal Growth，1992，124(1-4)：第475-82页；Keiper，D.，R.Westphalen and G.Landgren，Comparison of carbon doping of InGaAsand GaAs by CBr4 using hydrogen or nitrogen as carrier gas in LP-MOVPE，Journalof Crystal Growth，1999，197(1-2)：第25-30页；Bettini，J.等，Analysis of Be dopingof InGaP lattice matched to GaAs，Journal of Crystal Growth，2000，208(1-4)：第65-72页；Dimroth，F.等，High C-doping of MOVPE Grown Thin AlxGa1-xAs Layersfor AlGaAs/GaAs Interband Tunneling Devices，Journal of Electronic Materials，2000，29(1)：第47-52页；Mimila Arroyo，J.等，Carbon acceptor doping efficiencyin GaAs grown by metalorganic chemical vapor deposition，Applied Physics Letters，2001，79(19)：第3095-7页]。隧道二极管一般被直接嵌入在半导体叠层中，通常由超过两种绝对需要的n或p掺杂层组成。因此，例如，阻挡层适合用在隧道二极管的p-n结周围，以便抑制掺杂剂从高掺杂层的扩散[Kojima，N.等，Analysis of impurity diffusion from tunnel diodes and optimisation for operation intandem cells，Solar Energy Materials and Solar Cells，1998，50(1-4)：第237-42页]。此外，通过具有较高带隙或较低掺杂的阻挡层，还可在靠近隧道结产生电势洞，其结果是产生谐振的带内隧道二极管[Niu Jin等，151kA/cm2 peak currentdensities in Si/SiGe resonant interband tunnelling diodes for high-powermixed-signal applications，Applied Physics Letters，2003，83(16)：第3308页]。
隧道二极管的所有半导体层一般应该被晶格匹配地沉积到周围的半导体材料。尽管这些层一般比临界层的厚度更薄，这些层可通过晶体应力产生线差排(thread dislocation)，线差排延伸到部分电池中，大大降低太阳能电池结构的效率[Guter，W.等，Investigation and Development of III-V Triple-JunctionConcentrator Solar Cells，在第22届欧洲光伏太阳能能量会议和展览会的会刊(Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference andExhibition)中，2007，米兰，意大利]。在当前的III-V多重太阳能电池或者其它光电元件中，隧道二极管因此被沉积，尽可能地与周围的半导体层晶格匹配。
最近几年中，除了不同的半导体层一层接一层地晶格匹配生长之外，已经越来越多地实现半导体层的变形沉积[Dimroth，F.等，MetamorphicGayIn1-yP/Ga1-xInxAs Tandem Solar Cells for Space and for Terrestrial ConcentratorApplications at C＞1000Suns，Progress in Photovoltaics：Research and Applications，2001，9(3)：第165-178页]。为了达到三重电池的各个部分太阳能电池与太阳光谱的更好匹配，例如，在由锗制成的最下面的电池之间产生缓冲层，该缓冲层增大了晶格常数。在此缓冲层，通过不匹配产生密集的位错网络。然而，该缓冲层的一个重要目的是这些位错不会渗透到电池叠层的光活性部分中，而是保持位于缓冲层中。图1图解说明变形的三重太阳能电池的层结构。已经在Ge衬底上施加晶格匹配的窗口层之后，通过增加In含量，GaInAs缓冲层中的晶格常数增加。之后，隧道二极管被晶格匹配地沉积到GaInAs中间电池层以及最上面的缓冲层。缓冲层之后的所有层广泛地彼此晶格匹配。
此概念的一个扩展是反向的变形三重太阳能电池。各个半导体层因此一方面以相反顺序沉积在例如GaAs衬底上，之后再被移去[Geisz，I.F.等.，InvertedGaInP/(In)GaAs/InGaAs Triple-Junction Solar Cells with Low-Stress MetamorphicBottom Junctions，在第33届IEEE光伏专家大会的会刊(Proceedings of the 33rdIEEE PVSC)中，2008，圣地亚哥]。为了更加自由地选择各个部分太阳能电池，上文描述的缓冲结构还可被插入到所有的部分电池之间。结果，每个部分电池可具有不同的晶格常数。但是，缓冲结构之间的所有层彼此晶格匹配。这还适用于位于部分电池上面或下面的隧道二极管[Geisz，I.F.等，InvertedGaInP/(In)GaAs/InGaAs Triple-Junction Solar Cells with Low-Stress MetamorphicBottom Junctions，在第33届IEEE光伏专家大会的会刊(Proceedings of the 33rdIEEE PVSC)中，2008，圣地亚哥。
发明内容
现有技术的缺点
晶格匹配的边界条件是对可使用的材料组合的最大限制。为了产生高度透明的隧道二极管，希望使用高带隙，间接和非常薄的半导体层来用于此目的。为了产生高隧道电流密度，希望使用高掺杂，低带隙半导体层来形成最优的半导体异质结(III型)。非常清楚的是，对于带隙，必须采用透明度和隧道电流密度之间的折衷。更重要的是产生其它半导体性质，如p掺杂层的间接带隙和高掺杂。因此，难以保持晶格匹配。如果隧道二极管中的半导体层的晶格常数选择得太小或太大，则足够大的应力积累起来，产生晶体缺陷，甚至薄的只是稍微有应力的层会延伸到周围的半导体层中。隧道二极管层的厚度因此决不能超过临界层的层厚。
因此，采用Ge的晶格匹配的三重太阳能电池中，基本上存在对(AlxGa1-x)0.99In0.01As和(AlxGa1-x)0.5In0.5P的限制。由于在变形的三重电池中，部分电池由达40％的In的GaInAs和达65％In的GaInP组成，在后一种情况下，根据材料，也存在对铟含量达40％的AlGaInAs和铟含量达65％的AlGaInP的限制。特别是，具有低带隙的间接半导体材料和具有III型异质结的半导体界面因此只在限制方式下的使用是可行的。AlGaInAs中较高的碳含量此外降低了其晶格常数，这可通过例如较高的铟含量来补偿。
在变形结构情况下，AlGaInAs中高铟含量的结果是，这些层更难以进行p掺杂。卤素碳，例如四溴化碳(CBr4)降低了铟的结合，使得不可能获得层的晶格匹配。[Guter，W.等，Investigation and Development of III-V Triple-JunctionConcentrator Solar Cells，在第22届欧洲光伏太阳能会议和展览会的会刊(Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference andExhibition)中，2007，米兰，意大利]。在用来自金属有机物的有机基的碳的固有掺杂情况下，合成的碳中大部分没有电活性，原因是用氢钝化了[Oda Y.等，Suppression of hydrogen passivation in carbon-doped GaAsSb grown by MOCVD，Journal of Crystal Growth，2004，261(2-3)：第393-397页]。在这种情况下，因此必须采用晶格匹配和掺杂之间的折衷。或者接受晶格不匹配的隧道二极管，这大大降低了太阳能电池的效率，或者接受低的p掺杂。于是，电池结构由于隧道二极管，仍然不适于高浓度的光伏系统。
根据目前的现有技术，不可能在变形结构中用非常高的隧道电流来产生隧道二极管。过去，通常接受不匹配的层。这些会产生晶体缺陷，降低太阳能电池结构的效率。
要解决的技术问题
由于隧道二极管的半导体层必须生长成与周围的半导体层晶格匹配，所以晶格匹配代表在其构造中的严格边界条件。尽管隧道二极管层一般非常薄，但如果产生应力，这些层可导致晶体缺陷，晶体缺陷会延伸到太阳能电池的光活性层，降低其效率。但是，对晶格匹配的需求严重限制了可能的化合物半导体材料的选择。对于隧道二极管，诸如高掺杂和匹配能带结构之类的重要性质不能被最优地设置。
因此，本发明的目的是放宽应该彼此晶格匹配地产生所有层的边界条件，因此，能够更多地选择用于具体一层一层地沉积的半导体层的材料。
此目的是用通过专利的权利要求1的特征的半导体元件，用通过专利权利要求14的特征特别配置的太阳能电池以及还有通过专利权利要求15的特征的元件的用途目的获得的。专利的从属权利要求表示有利的改进。
根据本发明，因此提供一种类型的半导体元件，包括至少一个隧道二极管的层序，其以夹层形式沉积在两个半导体层之间，隧道二极管包括至少一个退化n导电层以及还有一个退化p导电层，限制性条件是所述的层各自具有介于10nm到100nm之间的厚度，退化层材料的晶格常数具有至少0.5％的差异。
本发明因此描述具有隧道二极管的半导体元件，隧道二极管由应力补偿半导体层制成。应力补偿应理解为，假想地沉积薄的半导体层，即有弹性地受应力，并通过用在另一方向上受应力的层的压缩来补偿产生的应力的方法。根据本发明，由于具有太大晶格常数的应力层的应力被描述为“受压缩应力的层”，具有太小晶格常数的应力的层描述为“受张力应力的层”，使得受张力应力的层由受压缩应力的层补偿。为此目的，在此位错形成之后设置的临界层厚一定不能超过相应的层。如今此方法用在例如生产量子洞中。由于隧道二极管通常由薄的层组成，所以应力补偿方法也可用于此元件中。这放宽半导体元件对于晶格匹配的要求，仅仅只要多个层的组合不引起应力即可。不过，各个层可以受到应力。可以用这些应力补偿的隧道二极管来放宽对于恒定晶格常数的要求。因此，只要通过应力被这些层最小化，则可以使用具有不同晶格常数的材料。结果，明显增加了用于生产隧道二极管的可行半导体材料的选择。此外，隧道二极管的性质可以通过应力层提高。由局部应力引起的界面状态例如可使最大隧道电流宽度增加几倍。应力补偿的结果是，避免了隧道二极管外部的晶体缺陷。
因此根据本发明，在第一实施例中，退化层的材料设置成具有彼此不同的晶格常数。晶格常数的差异因此必须至少为0.5％到最多5％，优选至少1％到最多2％。如果这层按照现有技术中已知的方法一层一层沉积，则影响层之间彼此的应力。因此，如果具有更高晶格常数的层在具有更低晶格常数的层上生长，则具有更低晶格常数的层的晶格在生长面上被拉伸。相应地，具有更高晶格常数的层的晶格被压缩。例如，如果由具有比退化的n导电层的材料更高晶格常数的材料制成的退化p导电层沉积在此层上，则达到如上文描述的应力。对于p导电层的材料具有实际上比n导电层的材料更高的晶格常数的第一示例，那么如上文解释的这被称作受压缩应力的沉积层。在相反情况下，例如在要沉积在n导电层上的退化p导电层中的一个层的材料的晶格常数具有比n导电层的材料更小的晶格常数的情况下，因此沉积的退化p导电层被描述为受张力应力的层。
根据本发明，优选的是，在半导体元件的情况下，在第一实施例中，退化层的平均晶格常数基本对应于周围的半导体层材料的晶格常数。根据本发明，基本上共同包括退化层与周围的半导体层的平均晶格常数的偏差高达0.5％。
当然，本发明还包括一个实施例，其中在退化层和周围的半导体层之间产生应力。
可以彼此独立地从以下材料中选择可用于退化层和周围的半导体层的材料，即Ge，Si，SiGe，GaAs，GaSb，GaInP，AlGaAs，GaInAs，GaPN，GaInAsSb，GaInNAs，GaInAsPN，AlGaInP，AlGaInAs，AlGaAsSb，AlGaInP，GaAsSb，AlGaSb，InN，GaAsP和/或AlGaInNAs。材料因此被选择成使得它们满足权利要求1的需求，即选择具有至少0.5％差异的不同的晶格常数的材料。参照描述半导体化合物的组分和晶格常数之间的关系的已知图示，晶格常数对本领域技术人员是已知的。在这方面，材料的广泛变体是可行的。这实现全新的太阳能电池，或者通过根据本发明的隧道二极管连接的部分太阳能电池之间的改进的电流传导。
优选地，退化p导电层掺杂有碳，同样n导电退化层可用碲、硅和/或锗掺杂。
大量的优点由根据本发明的包含根据本发明定义的隧道二极管的半导体元件产生。
此类隧道二极管具有更高的隧道电流密度，允许甚至在高浓度的光伏系统中使用太阳能电池。由于隧道二极管中的应力补偿层，还可以产生由具有更好的能带排列的另外的材料制成的半导体结，举例而言，例如InN/AlGaSb，或GaSb/InAs，或GaAs/GaSb。这也增大隧道二极管的可获得的最大隧道电流。
具体而言，在变形的三重太阳能电池的隧道二极管中的高浓度掺杂碳的AlGaAs层的张力应力可以通过受压缩应力的具有非常高的铟含量的层来补偿，如GaInAs或GaInP。因此可以产生具有高浓度掺杂层的隧道二极管，其隧道二极管不会产生会延伸到部分太阳能电池中的缺陷。
借助应力补偿隧道二极管，可以形成具有低电阻和在隧道二极管外部的晶体缺陷的低产生率的广泛透明的部分电池连接。此外，如果用应力补偿作为生产的边界条件来代替晶格匹配，则也可以在其它太阳能电池结构中使用用于隧道二极管的更加理想的材料组合。
本发明此外还包括按照上述构造的半导体元件，然而，至少一个层序另外包括具有层厚为10nm到100nm的至少一个阻挡层，(一个或多个)阻挡层分别被设置在退化层和周围的半导体层之间。
因此，如果周围的半导体层具有比退化层更高的带隙能量，则是有利的。
由于此实施例，半导体元件的另外优选构造也是可行的。
此实施例的优点现在在于不仅可以在隧道二极管的退化层之间实现应力补偿，而且此外可以在阻挡层之间实现应力补偿，它们同样地被配置为薄层，和分别邻接的退化层。
优选地，上述的半导体元件因此以第一变型构造，使得退化层材料的晶格常数是应力补偿的，并基本等于半导体层和阻挡层的晶格常数。
那么，另一实施例提供了，隧道二极管的退化层材料的晶格常数大于或者小于邻接的阻拦层的晶格常数。结果，可以有这样的构造，其中退化层和阻挡层材料的平均晶格常数基本等于周围的半导体层。对于之前描述的其中提供额外阻挡层的层序的实施例，退化层和阻挡层的晶格常数之间的差异可以再次优选至少是0.5％。优选地，晶格常数的差异至少是0.5％到最多5％，特别优选0.1％到最多2％。
根据本发明，同样提供包括之前描述的至少一个半导体元件的太阳能电池。
根据本发明的半导体元件可用在太阳能技术中，比如多重太阳能电池，激光二极管或者发光二极管。
附图说明
参照后面通过例子给出的实施例和附图，更加详细地解释根据本发明的概念，不希望将本发明限制到所描述的实施例。
由此示出了：
图1是根据现有技术的变形的三重太阳能电池的示意结构。
图2是根据本发明半导体元件的两个实施例。
图3是根据本发明的变形的三重太阳能电池，包括具有两个隧道二极管的半导体元件。
图4是具有阻挡层的半导体元件的另一实施例。
图5是具有阻挡层和带阻挡层的应力补偿器的本发明的实施例。
图6是根据图5的实施例的变型。
图7是变形的三重太阳能电池的构造。
具体实施方式
图2显示根据本发明的两个层序，包括两个半导体层1和2，在这两层之间包括夹层形式的隧道二极管的两个层3和4。图中表示的各个层的不同宽度因而代表分别对于每层使用材料的原始晶格常数。在根据图2的本发明的半导体元件的左边的实施例中，层3的材料因此具有相对于层1更大的晶格常数(受到压缩应力)，而层4的材料的晶格常数小于材料3的晶格常数(受到张力应力)。层2的材料具有与用于层1的材料近似相等大小的晶格常数。在图2的左边实施例的半导体元件的情况下，因此层3压在层1上，层4压在层3上。结果，用层3、4实现应力补偿，其平均晶格常数近似对应于半导体层。
在图2右边的实施例中，用于隧道二极管的层3的材料具有与用于半导体合成物的层1的材料近似相同大小的晶格常数。应力因而出现在层3到层4以及层4到层2的结中。用于层4的材料因而具有比用于层3或2的材料更大的晶格常数。
图3示出了在具有GaInP上层电池2，GaInAs中间电池1，GaInAs缓冲结构6和Ge衬底5的变形的三重太阳能电池中应力补偿的半导体元件的一个可能的实施例。对于应力补偿的隧道二极管层，例如可以使用GaInAs 3和AlGaAs 4或AlGaAsSb 7和GaAs 8。此外，还有高掺杂的盖层9，抗反射层10，前侧接触11和后侧接触12。这里，晶格常数也由盒子的不同宽度图解说明。
作为一种替代方式，太阳能电池的结构不一定是变形的。那么，缓冲层6不是绝对需要的，部分电池中相应的铟含量根据衬底是不同的。因此，应力补偿隧道二极管的层厚还需要被匹配。
而且，还有其它材料可以用于多重太阳能电池的部分电池、缓冲层或隧道二极管层。例如，AlGaInP 2、AlGaInAs 1和GaInNAs 5或隧道二极管用于双重、四重或五重电池中。在五重电池的情况下，部分电池可包含例如AlGaInP，GaInP，AlGaInAs，GaInAs和Ge。
此外，应力补偿隧道二极管还可用在其它光电元件中，如激光二极管(具有隧道接触的VCSEL)，发光二极管或绝缘隧道二极管中。
隧道二极管的各个层优选包含有受到压缩应力的AlGaInAs和受到张力应力的AlGaInAs，包括有受到压缩应力的AlGaInP和受到张力应力的AlGaInP，包括有受到压缩应力的AlGaInAs和受到张力应力的AlGaInP，或者包含有受到压缩应力的AlGaInP和受到张力应力的AlGaInAs。
应力补偿隧道二极管可用在具有由GaInP和Ga(In)As，由Ga(In)As和Ge或者由AlGa(In)As和Ga(In)As制成的两个p-n结的串联太阳能电池中。应力补偿隧道二极管可类似用在具有由GaInP，GaInAs和Ge，由AlGaInAs，GaInAs和Ge，由AlGaInP和GaInAs和Ge制成的三个p-n结的三重太阳能电池中。具有由GaInP，GaAs和GaInAs，或者由AlGaInP，GaAs和GaInAs制成的三个p-n结的应力补偿隧道二极管的三重太阳能电池同样也可行。应力补偿隧道二极管也可用在具有由(Al)GaInP，(Al)GaInAs，(Al)GaInNAs和Ge制成的四个p-n结的四重太阳能电池中。而且，应力补偿隧道二极管可用在具有由AlGaInP，GaInP，AlGaInAs，GaInAs，和GaInNAs和/或Ge制成的五个或6个p-n结的五重或六重太阳能电池中。
与图2的构造类似，现在图4示意性示出了根据本发明的半导体元件的构造。
图4中所示的实施例的左边部分现在示出了一个例子，其中阻挡层8，9被附加地设置在退化层3、4和半导体层1、2之间。
在根据图4的实施例中，左边部分中，现在退化层3、4的构造被选择为使一层，在这里的示例情况下是层3，具有比层4更大的晶格常数，其由更大的宽度图解性地示出，使得层3受到压缩应力。层4受到张力应力生成，以便产生应力补偿。这些层的平均晶格常数现在基本对应于半导体层1、2材料的晶格常数。
当然，一个实施例同样是可行的，其中p导电层4受到压缩应力，即具有更大的晶格常数，n导电退化层3具有较小的晶格常数，因此受到压缩应力，使得层3和4的材料的平均晶格常数基本对应于半导体层1、2的晶格常数。
在图5中，示出了另一个实施例，其中隧道二极管层和阻挡层之间产生应力补偿。在根据图5的示例情况下，左边部分，退化p导电层4因而受到压缩应力，即它具有比邻接层3更大的晶格常数。现在关键的是层4和8的平均晶格常数现在再次与周围的半导体层1、2的材料的晶格常数对应。结果，层8因此受到张力应力，另一层4受到压缩。
在右边部分，现在选择倒置构造，即阻挡层8在此受到压缩应力，且p导电退化层4受到张力应力。结果，与周围的半导体层1、2相比，不管怎么再次实现了晶格常数的匹配。
最后，图6还示出了可以构造根据本发明的半导体元件的另一种可能方式。再一次，在隧道二极管层3和阻挡层9之间实现应力补偿。在图6的左边部分，层3现在受到张力应力，层9受到压缩，而在右边部分，层9受到张力应力，而层3受到压缩，这里与周围的半导体层1、2相比，当确定平均材料常数时，适应性产生。
图7现在示出了变形的三重太阳能电池的一个应用例子。层5和/或层6因此也可以由多个半导体层组成，且可以形成太阳能电池。下隧道二极管的阻挡层8、9还有上隧道二极管的阻挡层8是可选的。使用上隧道二极管的阻挡层9，在此情况下，用于应力补偿。补偿意味着应力层的平均晶格常数对应于周围的半导体层。这还应用于变形结构的情况，在变形结构中周围的半导体层1，2和7，而不是层5和/或5a被认为具有不同或未定义的晶格常数。

Claims (15)

1.一种半导体元件，包括以夹层形式设置于两个半导体层(1，2)之间的至少一个隧道二极管层序，所述隧道二极管包括至少一个退化n导电层(3)以及还有一个退化p导电层(4)，所述层(3，4)分别具有介于10nm和100nm之间的厚度，所述退化层(3，4)的材料的晶格常数具有至少0.5％的差异。
2.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述晶格常数之间的差异至少为0.5％到最大5％，优选至少1％到最大2％。
3.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其特征在于，所述退化层(3，4)的平均晶格常数基本与所述半导体层(1，2)材料的晶格常数对应。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，所述层(3，4)的位错驰豫最多为50％。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，所述层(1，2，3)和/或层(4)的层材料被彼此独立地从以下材料中选择：Ge，Si，SiGe，GaAs，GaSb，GaInP，AlGaAs，GaInAs，GaPN，GaInAsSb，GaInNAs，GaInAsPN，AlGaInP，AlGaInAs，AlGaAsSb，AlGaInP，GaAsSb，AlGaSb，InN，GaAsP和/或AlGaInNAs。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，所述p导电层(4)掺杂有碳和/或所述n导电层(3)掺杂有碲、硅和/或锗。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，所述隧道二极管包括至少一个阻挡层(8，9)层序，层厚为10nm到100nm，所述阻挡层(8，9)被设置于所述退化层(3，4)和所述半导体层(1，2)之间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，层(9)具有比层(3)更高的带隙能量，和/或层(8)具有比层(4)更高的带隙能量。
9.根据权利要求8所述的半导体元件，其特征在于，所述退化层(3，4)材料的平均晶格常数基本等于所述半导体层(1，2)材料的晶格常数。
10.根据权利要求8所述的半导体元件，其特征在于，所述退化层(3，4)材料的晶格常数大于或小于所述阻挡层(8，9)材料的晶格常数。
11.根据权利要求10所述的半导体元件，其特征在于，所述退化层(3，4)材料的平均晶格常数和所述阻挡层(8，9)材料的平均晶格常数基本等于所述半导体层(1，2)材料的晶格常数。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件，其特征在于，所述层(1)和/或层(2)：
a)是有p-n结的半导体材料，或
b)没有p-n结的半导体材料，分别与优选具有p-n结的至少另一个半导体层邻接。
13.根据前述权利要求中的一项所述的半导体元件，其特征在于，另一隧道二极管交替邻接所述层(1)和/或层(2)，且至少另一个层序邻接所述另一隧道二极管。
14.一种太阳能电池，包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的半导体元件。
15.根据权利要求1-13中的任一项所述的半导体元件作为太阳能电池、多重太阳能电池、激光二极管或发光二极管的用途。
CN201080020920.XA 2009-05-11 2010-05-11 由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管 Active CN102422443B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09006342.1 2009-05-11
EP09006342A EP2251912A1 (de) 2009-05-11 2009-05-11 Tunneldioden aus spannungskompensierten Verbindungshalbleiterschichten
PCT/EP2010/002907 WO2010130421A1 (de) 2009-05-11 2010-05-11 Tunneldioden aus spannungskompensierten verbindungshalbleiterschichten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102422443A true CN102422443A (zh) 2012-04-18
CN102422443B CN102422443B (zh) 2016-04-13

Family

ID=41478758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080020920.XA Active CN102422443B (zh) 2009-05-11 2010-05-11 由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP2251912A1 (zh)
CN (1) CN102422443B (zh)
WO (1) WO2010130421A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022211A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 南京大学 极化增强的p-i-n结InGaN太阳电池
CN106104817A (zh) * 2014-03-13 2016-11-09 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 多结太阳能电池
CN108878550A (zh) * 2018-06-29 2018-11-23 江苏宜兴德融科技有限公司 多结太阳能电池及其制备方法
CN109103293A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 太阳能电池堆叠
CN111384152A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 晶元光电股份有限公司 半导体元件

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6550691B2 (ja) * 2013-07-30 2019-07-31 株式会社リコー 化合物半導体太陽電池
EP3103142B1 (en) 2014-02-05 2020-08-19 Array Photonics, Inc. Monolithic multijunction power converter
DE102014113975A1 (de) 2014-09-26 2016-03-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektronisches Bauelement
US11380813B2 (en) 2019-02-11 2022-07-05 Solaero Technologies Corp. Metamorphic solar cells
WO2019010037A1 (en) 2017-07-06 2019-01-10 Solar Junction Corporation HYBRID MOCVD / MBE EPITAXIAL GROWTH OF MULTI-JUNCTION SOLAR CELLS ADAPTED TO THE HIGH-PERFORMANCE NETWORK
US11688996B2 (en) * 2017-09-18 2023-06-27 Tampere University Foundation, sr. Semiconductor multilayer structure
WO2019067553A1 (en) * 2017-09-27 2019-04-04 Solar Junction Corporation SHORT-LENGTH WAVELENGTH INFRARED OPTOELECTRONIC DEVICES HAVING DILUTED NITRIDE LAYER
DE102018009744A1 (de) 2018-12-14 2020-06-18 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige monolithische aufrecht-metamorphe Mehrfachsolarzelle
DE102018009850A1 (de) 2018-12-19 2020-06-25 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige Mehrfachsolarzelle
US11211514B2 (en) 2019-03-11 2021-12-28 Array Photonics, Inc. Short wavelength infrared optoelectronic devices having graded or stepped dilute nitride active regions
DE102019002034A1 (de) * 2019-03-22 2020-09-24 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige, monolithische, aufrecht metamorphe, terrestrische Konzentrator-Solarzelle
DE102020001185A1 (de) 2020-02-25 2021-08-26 Azur Space Solar Power Gmbh Stapelförmige monolithische aufrecht-metamorphe lll-V-Mehrfachsolarzelle
EP3965169B1 (de) 2020-09-07 2023-02-15 AZUR SPACE Solar Power GmbH Stapelförmige monolithische mehrfachsolarzelle
EP3965168B1 (de) 2020-09-07 2023-03-08 AZUR SPACE Solar Power GmbH Stapelförmige monolithische mehrfachsolarzelle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040218655A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-04 Ashish Tandon GaAs-based long-wavelength laser incorporating tunnel junction structure

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US125284A (en) 1872-04-02 Improvement in concrete pavements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040218655A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-04 Ashish Tandon GaAs-based long-wavelength laser incorporating tunnel junction structure

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.G.MILNES ETC.: "《Gallium antimonide device related properties》", 《SOLID-STATE ELECTRONICS》, vol. 36, no. 6, 1 June 1993 (1993-06-01) *
F.DIMROTH ETC.: "《Metamorphic GayIn1-yP/Ga1-xInxAs Tandem Solar Cells for Space and for Terrestrial Concentrator Applications at C>1000 Suns》", 《PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS:RESEARCH AND APPLICATIONS》, vol. 9, 1 May 2001 (2001-05-01), pages 3 *
NOBUAKI KOJIMA ETC.: "《Analysis of impurity diffusion from tunnel diodes and optimization for operation in tandem cells》", 《SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS》, vol. 50, 31 January 1998 (1998-01-31) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022211A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 南京大学 极化增强的p-i-n结InGaN太阳电池
CN103022211B (zh) * 2012-12-28 2015-02-11 南京大学 极化增强的p-i-n结InGaN太阳电池
CN106104817A (zh) * 2014-03-13 2016-11-09 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 多结太阳能电池
CN106104817B (zh) * 2014-03-13 2017-09-12 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 多结太阳能电池
CN109103293A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 太阳能电池堆叠
CN109103293B (zh) * 2017-06-21 2021-12-10 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 太阳能电池堆叠
CN108878550A (zh) * 2018-06-29 2018-11-23 江苏宜兴德融科技有限公司 多结太阳能电池及其制备方法
CN111384152A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 晶元光电股份有限公司 半导体元件

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010130421A1 (de) 2010-11-18
EP2430672A1 (de) 2012-03-21
CN102422443B (zh) 2016-04-13
EP2430672B1 (de) 2020-12-02
EP2251912A1 (de) 2010-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102422443B (zh) 由应力补偿化合物半导体层构成的隧道二极管
US10066318B2 (en) Isoelectronic surfactant induced sublattice disordering in optoelectronic devices
US10998462B2 (en) Group-IV solar cell structure using group-IV or III-V heterostructures
US20120138130A1 (en) Tunnel diodes comprising stress-compensated compound semiconductor layers
US6586669B2 (en) Lattice-matched semiconductor materials for use in electronic or optoelectronic devices
US7863516B2 (en) Solar cell with epitaxially grown quantum dot material
US20100006143A1 (en) Solar Cell Devices
US6372980B1 (en) Multi-quantum well tandem solar cell
US7122734B2 (en) Isoelectronic surfactant suppression of threading dislocations in metamorphic epitaxial layers
CN101499495B (zh) 倒置变形多结太阳能电池中的异质结子电池
US20100180936A1 (en) Multijunction solar cell
US20100301454A1 (en) Lattice matched multi-junction photovoltaic and optoelectronic devices
EP3167491B1 (en) Compound-semiconductor photovoltaic cell and manufacturing method of compound-semiconductor photovoltaic cell
US11527667B2 (en) Tunnel junctions for multijunction solar cells
CN109560166A (zh) 一种超晶格空间GaInP/InGaAs/Ge电池外延片的制造方法
CN105576068A (zh) 一种双面生长的InP五结太阳电池
US20120073638A1 (en) InP-Based Multi-Junction Photovoltaic and Optoelectronic Devices
WO2011042682A2 (en) Intermediate band semiconductor photovoltaic devices, uses thereof and methods for their manufacture
JPH11214726A (ja) 積層型太陽電池
CN111276560B (zh) 砷化镓太阳电池及其制造方法
RU2670362C2 (ru) Фотопреобразователь с квантовыми точками
CN117153926A (zh) 带有应变量子阱的反向生长太阳电池外延片及制备的太阳电池
CN112563354A (zh) 四结太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant