CN102569475A - 一种四结四元化合物太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四结四元化合物太阳能电池及其制备方法。在InP生长衬底上形成具有第一带隙、晶格常数与衬底晶格匹配的第一子电池，在所述第一子电池上形成具有比第一带隙大的第二带隙、晶格常数与衬底晶格匹配的第二子电池，在所述第二子电池上形成具有比第二带隙大的第三带隙的渐变缓冲层，在所述渐变缓冲层上形成其具有比第三带隙大的第四带隙、晶格常数小于衬底晶格常数的第三子电池，在所述第三子电池上形成具有比所述第四带隙大的第五带隙、晶格常数与第三子电池匹配的第四子电池，然后通过生长衬底剥离、支撑衬底键合、电极制备、减反膜蒸镀等后期工艺实现所需的高效四结太阳能电池。

Description

一种四结四元化合物太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种四结四元化合物太阳能电池及其生长方法，属半导体材料技术领域。
背景技术
在最近几年，太阳电池作为实用的新能源，吸引了越来越多的关注。它是一种利用光生伏打效应，将太阳能转化成电能的半导体器件，这在很大程度上减少了人们生产生活对煤炭、石油及天然气的依赖，成为利用绿色能源的最有效方式之一。在所有新能源中，太阳能是最为理想的再生能源之一，充分开发利用太阳能成为世界各国政府可持续发展的能源战略决策。近些年来，随着聚光光伏技术的发展，Ⅲ-Ⅴ族合物半导体太阳能电池因其高光电转换效率而越来越受到关注。
对于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体领域来言，在Ge衬底上外延生长晶格匹配的GaInP/GaAs/Ge 三结太阳能电池是一项比较成熟的技术，其转换效率已达41。在晶格匹配的GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池中，Ge底电池带隙为0.66 eV，AM1.5D条件下，其光电流密度Jph≈27.0mA/cm2，为GaInP/GaAs/Ge三结叠层太阳电池光电流的两倍，而多结电池的工作电流由各子电池中短路电流最小的电池决定，因此电流不匹配使得Ge底电池效率降低。目前解决这个问题的一个有效方法之一是在中电池和底电池之间再插入一结与Ge衬底和GaAs材料晶格匹配，带隙为1.0eV左右的InGaNAs子电池，从而获得InGaP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，这样可以使电流比三结电池时更加匹配，并且结数的增加可以更加细分太阳光谱，增加效率。然而由于N原子在InGaAs材料中的固溶度很低，存在高缺陷密度，光生载流子的寿命和扩散长度过短，难以达到太阳能电池所需的高质量要求， 导致InGaP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的效率反而要远低于三结电池。由于InGaNAs的晶体质量受到该材料本身的限制，除非在材料生长上取得突破，InGaP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池才有可能获得成功，因此发展一种可以替代InGaP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的新型四结太阳能电池器件成为进一步提高Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池效率的关键。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供提一种四结四元化合物太阳能电池及其制备方法。
根据本发明的第一个方面，提供了一种四结四元化合物太阳能电池，包括：InP衬底；第一子电池，形成于衬底之上，具有第一带隙，且其晶格常数与衬底匹配；第二子电池，形成于第一子电池之上，具有比第一带隙大的第二带隙，且其晶格常数与衬底匹配；渐变缓冲层，形成于第二子电池之上，具有比第二带隙大的第三带隙，且其组分渐变，晶格常数随组分变化逐步缩小；第三子电池，形成于渐变缓冲层之上，具有比第三带隙大的第四带隙，且其晶格常数小于衬底和第一、二子电池；第四子电池，形成于第三子电池之上，具有比第四带隙大的第五带隙，且其晶格常数与第三子电池晶格匹配。
具体来说，所述第一子电池由InGaAs发射区和基区组成，其带隙为0.72～0.76 eV；所述第二子电池由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成，其带隙为1～1.1 eV；所述渐变缓冲层为InGaP，其晶格常数随In组分配比的变化而变化，在一侧上与生长衬底晶格匹配且另一侧上与第三子电池的晶格匹配；所述第三子电池由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成，其带隙为1.35~1.42 eV；所述第四子电池由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成，其带隙为1.85～1.92 eV。
根据本发明的第二个方面，提供了一种四结四元化合物太阳能电池，包括：支撑基板；第一子电池，位于支撑基板之上，具有第一带隙；第二子电池，位于第一子电池上，由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成，其具有比第一带隙大的第二带隙，晶格常数与第一子电池匹配；渐变缓冲层，位于第二子电池之上，具有比第二带隙大的第三带隙，且其组分渐变，晶格常数随组分变化逐步缩小；第三子电池，位于渐变缓冲层之上，由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成，其具有比第三带隙大的第四带隙，晶格常数小于第一、二子电池；第四子电池，位于第三子电池之上，由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成，其具有比第四带隙大的第五带隙，晶格常数与第三子电池晶格匹配。
具体来说，所述第一子电池由InGaAs发射区和基区组成，其带隙为0.72～0.76 eV；所述第二子电池由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成，其带隙为1～1.1 eV；所述渐变缓冲层为InGaP，其晶格常数随In组分配比的变化而变化，在一侧上与生长衬底晶格匹配且另一侧上与第三子电池的晶格匹配；所述第三子电池由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成，其带隙为1.35~1.42 eV；所述第四子电池由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成，其带隙为1.85～1.92 eV。
根据本发明的第三个方面，提供了一种四结四元化合物太阳能电池的制作方法，其步骤如下：提供InP生长衬底；在所述生长衬底上形成第一子电池，具有第一带隙，其晶格常数与生长衬底晶格匹配；在所述第一子电池上形成第二子电池，其具有比第一带隙大的第二带隙，晶格常数与衬底晶格匹配；在所述第二子电池上形成渐变缓冲层，其具有比第二带隙大的第三带隙，组分渐变；在所述渐变缓冲层上形成第三子电池，其具有比第三带隙大的第四带隙，其晶格常数小于衬底晶格常数；在所述第三子电池上形成第四子电池，其具有比所述第四带隙大的第五带隙，其晶格常数与第三子电池匹配。
具体来说，在所述衬底上形成与InP衬底晶格匹配，带隙为0.72～0.76 eV的InGaAs第一子电池；在前述第一子电池上形成与InP衬底晶格匹配，带隙为1～1.1 eV的InGaAsP第二子电池；在前述的第二子电池上形成一组分渐变的InGaP渐变缓冲层，其晶格常数随In组分配比的变化而变化，在一侧上与生长衬底晶格匹配且逐渐变小；在前述的渐变缓冲层上形成与前渐变缓冲层顶部晶格匹配，带隙为1.35~1.42 eV的InAlGaAs第三子电池；在前述第三子电池上形成一晶格与第三子电池晶格匹配，带隙为1.85～1.92 eV的第四子电池。
在完成前述的四结太阳能电池的外延生长步骤后，可进一步根据下述步骤进行芯片处理：提供一临时基板，将前述完成的四结四元化合物太阳能电池倒粘结在所述临时基板上；剥离InP生长衬底；提供一支撑基板，与四结四元化合物太阳能电池键合；去除临时基板，完成四结四元化合物太阳能电池的工艺。
由III-V元素构成的四元半导体化合物III1 X III2 1-XV1 Y V2 1-Y，通过改变各元素之间的化学配比x，y，能够实现相同晶格常数下，材料可以拥有不同的带隙，或者相同的带隙下，不同晶格常数，这样就有效地拓宽了III-V族半导体异质结的应用范围。本发明利用了四元化合物的特性，通过调节元素化学配比获得所需的晶格常数和带隙，找到了合适的1eV子电池。通过渐变缓冲层，将第一，二子电池与第三，四子电池之间的晶格失配造成的应力缓慢释放，有效地降低了位错密度。衬底剥离技术可以使价格昂贵的InP生长衬底得以重复使用，从而降低了生产成本。
本发明提出的带隙递增的四结四元化合物电池能够更大的拓宽太阳光谱吸收范围，提高电池效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为根据本发明实施的第一种四结四元化合物太阳能电池的结构示意图。
图2为本发根据本发明实施的第二种四结四元化合物太阳能电池的结构示意图。
图3~图7为根据本发明实施的四结四元化合物太阳能电池制作过程示意图。其中，图3为外延生长结束后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图；图4为粘结临时基板后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图；图5为生长衬底刻蚀后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图；图6为键合支撑基板后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图；图7为临时基板剥离后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图。
图中各标号表示：
010：生长衬底InP；                                 011：临时基板；
012：支撑基板；                                        020：刻蚀截止层ESL
100：第一子电池；                                    101：第一子电池背场层；                     
102：第一子电池基区；                            103：第一子电池发射区；              
104：第一子电池窗口层；                        200：第二子电池；                             
201：第二子电池背场层；                        202：第二子电池基区；
203：第二子电池发射区；                        204：第二子电池窗口层；
300：第二子电池；                                    301：第三子电池背场层；
302：第三子电池基区；                            303：第三子电池发射区；
304：第三子电池窗口层；                        400：第四子电池；
401：第四子电池背场层；                        402：第四子电池基区；                     
403：第四子电池发射区；                        403：第四子电池窗口层；
501：第一、二子电池隧穿结；                502：第二、三子电池隧穿结；
503：第三、四子电池隧穿结；                600：渐变缓冲层；
700：盖帽层；                                            801：粘结层；
802：键合层。
具体实施方式
现在将描述本发明的细节，包含本发明的示范性方面和实施例。参看图示和以下描述，相同的参考编号用于识别相同或功能类似的元件，且意在以高度简化的图解方式说明示范性实施列的主要特征。另外，所述图示无意描绘实际实施例的每个特征或所描绘元件的相对尺寸，且所述图示未按比例绘制。
实施例一
如图1所示，一种四结四元化合物太阳能电池的结构，包括InP生长衬底010、第一子电池100、第二子电池200、渐变缓冲层600、第三子电池300、第四子电池400，各结子电池之间通过隧穿结501、502、503连接。其具体结构如下描述。
生长衬底010优先选用p型、厚度为200微米的InP衬底，其掺杂浓度为在2×1017cm-3 ～5×1017cm-3。
刻蚀截止层ESL 020形成于生长衬底上，其厚度约500 nm，以便后期衬底剥离。
第一子电池100，形成于刻蚀截止层ESL020上，其晶格常数与生长衬底匹配，带隙在0.75左右。第一子电池包括背场层101，基区102，发射层103，窗口层104。在本实施例中，背场层101的材料为p型InGaAsP，该InGaAsP的组分配比满足晶格常数与衬底匹配，其厚度为100 nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3；基区102的材料为 p型InxGa1-xAs，其带隙为0.65 eV，厚度优选值为3.5微米，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3；发射层103的材料为n型InxGa1-xAs，厚度为100 nm，其掺杂浓度为2×1018cm-3；窗口层104的材料为n型AlxInyGa1-x-yAs，其厚度为25 nm，掺杂浓度在1×1018cm-3左右。
第一、二子电池隧穿结501形成于第一子电池100顶部n型窗口层104上，由一系列P++-GaAsxP1-x/n++-GaAsxP1-x 构成，其厚度约50 nm，掺杂浓度高达2×1019cm-3，用于将第一子电池100连接至第二子电池200。
第二子电池200形成于隧穿结501上，其晶格常数与生长衬底匹配，带隙为1～1.1 eV。第二子电池包括背场层201，基区202，发射层203，窗口层204。在本实施例中，背场层201的材料为AlxInyGa1-x-yAs，其厚度为100 nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3，x，y的选择使得其晶格与InP生长衬底匹配；基区202的材料为p+-InxGa1-xAsyP1-y，其带隙为1 eV，厚度优选值为3微米，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3；发射层203的材料为n+-InxGa1-xAsyP1-y，厚度为100 nm，其掺杂浓度为2×1018cm-3；窗口层204的材料为n型GaAsxP1-x，其厚度为25 nm，掺杂浓度在1×1018cm-3左右。
渐变缓冲层600形成于第二子电池200顶部的窗口层204上。渐变缓冲层600的材料为InzGa1-zP，通过改变In组分z，使其晶格常数逐步降低，在最开始的时候与生长衬底的晶格常数匹配，慢慢过渡到与第三子电池的晶格常数匹配。在本实施例中，渐变缓冲层一共8层，晶格常数从 0.58 nm转为0.566 nm，掺杂浓度为1~2×1018cm-3。通过渐变逐步释放应力，有效降低位错密度。
第二、三子电池隧穿结502形成于渐变缓冲层600上，由一系列P++-GaAs /n++-GaAs构成，其厚度约50 nm，掺杂浓度为2×1019cm-3，用于将第二子电池200连接至第三子电池300。
第三子电池300形成于隧穿结502上，其晶格常数与渐变缓冲层600的顶端的晶格常数匹配，带隙为1.35~1.42 eV。第三子电池300包括背场层301，基区302，发射层303，窗口层304。在本实施例中，背场层301的材料为AlxGa1-xAs，其厚度为100 nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3，x的选择使得其晶格与渐变缓冲层600的顶部匹配；基区302的材料为p+-InxAlyGa1-x-yAs，其带隙为1.42 eV，厚度优选值为2.5微米，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3；发射层303的材料为n+-InxAlyGa1-x-yAs，厚度为100 nm，其掺杂浓度为2×1018cm-3；窗口层304的材料为n型AlxIn1-xP，其厚度为25 nm，掺杂浓度在1×1018cm-3左右。
第三、四子电池隧穿结503形成于第三子电池300顶部的窗口层304上，由一系列p++-AlxGa1-xAs/n++-GaAs构成，其厚度约50 nm，掺杂浓度为2×1019cm-3。用于将第三子电池300连接至第四子电池400。
第四子电池400形成于隧穿结503上，其晶格常数与第三子电池匹配，带隙为1.85～1.92 eV。第四子电池400包括背场层401，基区402，发射层403，窗口层404。在本实施例中，背场层401的材料为p+-AlxGa1-xAsyP1-y，其厚度为100 nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3，x的选择使得其晶格与第三子电池匹配；基区402的材料为p+-InxAl1-x AsyP1-y，其带隙为1.89 eV，厚度优选值为1微米，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3；发射层403的材料为n+-InxAl1-x AsyP1-y，厚度为100 nm，其掺杂浓度为2×1018cm-3；窗口层404的材料为n型AlxIn1-xP，其厚度为25 nm，掺杂浓度在1×1018cm-3左右。
盖帽层700形成于第四子电池400顶部的窗口层404上，其材料由n++-GaAs构成，其厚度为500 nm，掺杂浓度为2×1019cm-3左右。
本发明中提出了在InP衬底上实现四结太阳能电池结构。利用四元化合物的特性，通过调节元素化学配比获得所需的晶格常数和带隙，找到合适的1eV子电池，构成一种带隙递增的四结四元化合物太阳能电池，其能够更大的拓宽太阳光谱吸收范围，提高电池效率。通过渐变缓冲层，将第一，二子电池与第三，四子电池之间的晶格失配造成的应力缓慢释放，有效地降低了位错密度。
实施例2
如图2所示，为一种四结四元化合物太阳能电池的结构，与实施例一中的太阳能电池不同的是，在本实施中，采用支撑基板012替代图1所示的太阳能电池的InP生长衬底，通过键合层802连结。由于InP生长衬底成本高，结合生长衬底剥离、支撑衬底键合工艺，使得InP生长衬底可以重复使用。
实施例3
本实施例为实例一及实例二中所述的高倍聚光多结太阳能电池的制备工艺，其包括子电池100、200、300、400及各子电池之间各层的形成工艺、生长衬底剥离、支撑衬底键合工艺等。
根据适当的生长温度和时间且通过使用适当地化学成分和掺杂剂，来控制半导体结构中的晶格常数和电性质。可以使用气相沉积方法如MOCVD和MBE等技术，但优先选取MOCVD作为本发明的生长技术。
具体制备工艺包括如下步骤：
第一步：提供一InP生长衬底010。将（001）面9度偏角的InP衬底1清洗干净，并装入有机金属化学气相沉积反应室，首先在750℃下烘烤10分钟。在本实施例中，生长衬底010优先选用p型、厚度为200微米的InP衬底，其掺杂浓度为在2×1017cm-3 ～5×1017cm-3。
下一步，在衬底010上方沉积500 nm厚的刻蚀截止层020，其掺杂浓度为1×1018cm-3，以便于后期衬底剥离。
下一步，在刻蚀截止层 020上方形成第一子电池100，其晶格常数与生长衬底匹配，带隙在0.75左右。其具体工艺如下：在刻蚀截止层020上沉积一厚度约为100nm的AlxInyGa1-x-yAs材料层作为背场层 101，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3；在背场层101上方沉积一厚度约为3.5微米的p+-InxGa1-x As 材料层作为第一子电池基区102，其带隙为0.65 eV，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3 ；在基区102上方沉积一厚度为100 nm 的n+-InxGa1-x As材料作为第一子电池发射区103，其掺杂浓度为2×1018cm-3；在发射区103的表面上沉积一层厚度为25 nm的n型AlxInyGa1-x-yAs材料层作为第一子电池窗口层104，掺杂浓度在1×1018cm-3左右，形成第一子电池100。
下一步，在第一子电池窗口层104上方沉积一厚度为50 nm 的P++-GaAsxP1-x/n++-GaAsxP1-x系列材料层作为第一、二子电池隧穿结501,掺杂浓度为2×1019cm-3。
下一步，在第一、二子电池隧穿结501 上方外延生长第二子电池，其晶格常数与生长衬底匹配，带隙为1～1.1 eV。其具体工艺如下：在隧穿结501 上方沉积一厚度为100 nm的AlxInyGa1-x-yAs的材料层作为背场层201，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3；在背场层050 上方沉积一厚度为3微米的p+-InxGa1-xAsyP1-y材料层作为第二子电池基区202，其带隙为1 eV，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3 。在基区 202上方沉积一厚度为100 nmn+-InxGa1-xAsyP1-y材料层作为第二子电池发射区203，其掺杂浓度为2×1018cm-3；在发射区203的表面上沉积一层厚度为25 nm的n型GaAsxP1-x作为第二子电池窗口层204，掺杂浓度在1×1018cm-3左右，形成第二子电池200。
下一步，在第二子电池窗口层 204 上方外延生长一InxGa1-xP 渐变缓冲层 600，通过改变In组分x值，使晶格常数从 0.58 nm将为0.566 nm。渐变缓冲层一共8层，掺杂浓度为1×1018cm-3~2×1018cm-3，通过渐变逐步释放应力，降低位错密度。
下一步，在渐变缓冲层 600上方沉积一厚度为50 nm的P++-GaAs /n++-GaAs系列材料层作为第二、三子电池隧穿结502，掺杂浓度为2×1019cm-3。
下一步，在第二、三子电池隧穿结 502上方外延生长第三子电池，其晶格常数与渐变缓冲层600的顶端的晶格常数匹配，带隙为1.35~1.42 eV。其具体工艺如下：在隧穿结502 上方沉积一厚度为100nm的AlxGa1-xAs材料层作为第三子电池的背场层 301，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3；在第三子电池背场层301上方沉积厚度为2.5微米的p+-InxAlyGa1-x-yAs材料层作为第三子电池基区302，其带隙为1.42 eV，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3 ；在基区302上方沉积厚度为100 nm 的n+-InxAlyGa1-x-yAs材料层作为第三子电池发射区 303，其掺杂浓度为2×1018cm-3；在发射区303的表面上外延生长一厚度为25 nm的n型AlxIn1-xP材料层作为第三子电池窗口层304，掺杂浓度在1×1018cm-3左右，形成第三子电池300。
下一步，在第三子电池窗口层 304上方沉积一厚度为50 nm的p++-AlxGa1-xAs/n++-GaAs系列材料层作为作为第三、四子电池隧穿结 503，掺杂浓度为2×1019cm-3。
下一步，在第三、四子电池隧穿结503上方外延生长第四子电池，其其晶格常数与第三子电池匹配，带隙为1.85～1.92 eV。其具体工艺如下：在隧穿结503上方沉积一厚度为100 nm的p+-AlxGa1-xAsyP1-y材料层作为第三子电池背场层 401，掺杂浓度为1×1018cm-3～2×1018cm-3；在第四子电池背场层 401上方沉积一厚度约为1微米的p+-InxAl1-x AsyP1-y材料层作为第四子电池基区402，带隙为1.89 eV，采用渐变掺杂方式，浓度1.5×1017cm-3～5×1017cm-3 ；在基区402上方沉积一厚度为100 nm 的n+-InxAl1-x AsyP1-y材料层作为第四子电池发射区403，掺杂浓度为2×1018cm-3；在发射区403的表面上外延生长一厚度为25 nm的n型AlxIn1-xP材料层作为第四子电池窗口层404，掺杂浓度在1×1018cm-3左右，形成第四子电池。
下一步，在第四子电池窗口层 404上方外延生长重掺杂的n++-GaAs盖帽层 110，其厚度为500 nm，掺杂浓度为2×1019cm-3左右，完在四结四元化合物太阳能电池的外延长生工艺，其结构示意图如图3所示。
接下来，将外延生长完成的样品取出，进行衬底剥离、支撑衬底键合、电极制备，减反膜蒸镀等后期工艺，实现所需的高效四结太阳能电池，具体工艺如下。
首先，取一Si片做为临时基板011，将前述完成的四结四元化合物太阳能电池通过粘结层801倒粘结在所述临时基板上011，粘结层801可采用环氧树脂等后续易分解的材料。结临时基板后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图如图4所示。
下一步，剥离InP生长衬底，可采用蚀刻工艺进行，剥离后的太阳能电池结构示意图如图5所示。
下一步，提供一支撑基板012，与前述完成的四结四元化合物太阳能电池键合。支撑基板012可选择Si片，通过金属键合层802，采用键合工艺，使支撑基板与第一子电池低端连结，其结构示意图如图6所示。
下一步，去除临时基板011，完成四结四元化合物太阳能电池的工艺。临时基板剥离后的四结四元化合物太阳能电池结构示意图如图7所示。
很明显地，本发明的说明不应理解为仅仅限制在上述实施例，而是包括利用本发明构思的全部实施方式。

Claims (12)

1.一种四结四元化合物太阳能电池，其包括：
InP生长衬底；
第一子电池，形成于所述生长衬底之上，具有第一带隙，且其晶格常数与生长衬底匹配；
第二子电池，形成于第一子电池之上，具有比第一带隙大的第二带隙，且其晶格常数与衬底匹配； 
渐变缓冲层，形成于第二子电池之上，具有比第二带隙大的第三带隙，且其组分渐变，晶格常数随组分变化逐步缩小；
第三子电池，形成于渐变缓冲层之上，具有比第三带隙大的第四带隙，且其晶格常数小于衬底和第一、二子电池；
第四子电池，形成于第三子电池之上，具有比第四带隙大的第五带隙，且其晶格常数与第三子电池晶格匹配。
2.根据权利要求1所述的四结四元化合物太阳能电池，其特征在于：所述第一子电池由InGaAs发射区和基区组成；所述第二子电池由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成；所述渐变缓冲层为InGaP；所述第三子电池由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成；所述第四子电池由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成。
3.根据权利要求1所述的四结四元化合物太阳能电池，其特征在于：所述第一子电池具有0.72～0.76 eV的带隙，第二子电池具有1～1.1 eV的带隙，第三子电池具有1.35~1.42 eV的带隙，第四子电池具有1.85～1.92 eV的带隙。
4.根据权利要求1所述的四结四元化合物太阳能电池，其特征在于：所述渐变缓冲层InGa P的晶格常数随In组分配比的变化而变化，在一侧上与生长衬底晶格匹配且另一侧上与第三子电池的晶格匹配。
5.一种四结四元化合物太阳能电池，其包括：
支撑基板；
第一子电池，位于支撑基板之上，具有第一带隙；
第二子电池，位于第一子电池之上，由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成，其具有比第一带隙大的第二带隙，晶格常数与第一子电池匹配；
渐变缓冲层，位于第二子电池之上，具有比第二带隙大的第三带隙，且其组分渐变，晶格常数随组分变化逐步缩小；
第三子电池，位于渐变缓冲层之上，由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成，其具有比第三带隙大的第四带隙，晶格常数小于第一、二子电池；
第四子电池，位于第三子电池之上，由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成，其具有比第四带隙大的第五带隙，晶格常数与第三子电池晶格匹配。
6.根据权利要求5所述的四结四元化合物太阳能电池，其特征在于：所述第一子电池由InGaAs发射区和基区组成；所述所述第二子电池由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成；所述渐变缓冲层为InGaP；所述第三子电池由四元化合物InAlGaAs发射区和基区组成；所述第四子电池由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成。
7.根据权利要求5所述的四结四元化合物太阳能电池，其特征在于：所述渐变缓冲层InGaP的晶格常数随In组分配比的变化而变化，在一侧上与第二子电池晶格匹配且另一侧上与第三子电池的晶格匹配。
8.一种四结四元化合物太阳能电池的制造方法，其步骤如下：
提供InP生长衬底；
在所述生长衬底上形成第一子电池，具有第一带隙，其晶格常数与生长衬底晶格匹配；
在所述第一子电池上形成第二子电池，其具有比第一带隙大的第二带隙，晶格常数与衬底晶格匹配；
在所述第二子电池上形成渐变缓冲层，其具有比第二带隙大的第三带隙，组分渐变；
在所述渐变缓冲层上形成第三子电池，其具有比第三带隙大的第四带隙，其晶格常数小于衬底晶格常数；
在所述第三子电池上形成第四子电池，其具有比所述第四带隙大的第五带隙，其晶格常数与第三子电池匹配。
9.根据权利要求8所述的四结四元化合物太阳能电池的制造方法，其特征在于：所述第一子电池具有0.62～0.76 eV的带隙，第二子电池具有1～1.1 eV的带隙，第三子电池具有1.35~1.42 eV的带隙，第四子电池具有1.85～1.92 eV的带隙。
10.根据权利要求8所述的四结四元化合物太阳能电池的制造方法，其特征在于：所述第一子电池由InGaAs发射区和基区组成；所述第二子电池由四元化合物InGaAsP发射区和基区组成；所述渐变缓冲层为InGaP；所述第三子电池由四元化合物InAGaAs发射区和基区组成；所述第四子电池由四元化合物InAlAsP发射区和基区组成。
11.根据权利要求8所述的四结四元化合物太阳能电池的制造方法，其特征在于：所述渐变缓冲层随组分配比变化，在一侧上与生长衬底晶格匹配且另一侧上与第三子电池的晶格匹配。
12.根据权利要求8所述的四结四元化合物太阳能电池的制造方法，其特征在于：
还包括如下步骤：
提供一临时基板，将前述完成的四结四元化合物太阳能电池倒粘结在所述临时基板上；
剥离InP生长衬底；
提供一支撑基板，与四结四元化合物太阳能电池键合；
去除临时基板，完成四结四元化合物太阳能电池的工艺。
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