CN102790117A - GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102790117A CN102790117A CN2012102495349A CN201210249534A CN102790117A CN 102790117 A CN102790117 A CN 102790117A CN 2012102495349 A CN2012102495349 A CN 2012102495349A CN 201210249534 A CN201210249534 A CN 201210249534A CN 102790117 A CN102790117 A CN 102790117A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gaas
- gainp
- layer
- inganas
- battery
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，包括Si支撑衬底，以及在所述Si支撑衬底表面依次设置的Ge或GaInAs的第一接触层、Ge子电池、第一隧穿结、InGaNAs子电池、第二隧穿结、GaAs子电池、第三隧穿结、GaInP子电池和InGaAs或GaAs的第二接触层。本发明还提供一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的制备方法，包括步骤：1)提供一GaAs衬底；2)在GaAs衬底表面生长依次生长第二接触层、GaInP子电池、第三隧穿结、GaAs子电池、第二隧穿结、InGaNAs子电池、第一隧穿结、Ge子电池和第一接触层；3)提供一Si支撑衬底；4)将Si支撑衬底键合至第一接触层表面；5）从第二接触层处将GaAs衬底剥离以去除GaAs衬底。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法。
背景技术
在太阳能电池领域，如何实现对太阳全光谱的充分吸收、提高光生载流子的产生效率和促进电子-空穴分离,一直是提高太阳能电池效率的核心关键问题。目前的太阳能电池结构设计基本上基于以下两种考虑：一是优先考虑晶格匹配而将光电流匹配放在次要的位置。但晶格匹配的电池结构由于其确定的带隙能量，限制了太阳能电池的光电流匹配，使得它不能实现对太阳光的全光谱吸收利用。目前研究较多而且技术较为成熟的体系是GaInP/GaAs/Ge三结电池，该材料体系在一个太阳下目前达到的最高转换效率为32-33%。该三结电池中Ge电池覆盖较宽的光谱，其短路电流最大可达到另外两结电池的2倍，由于受三结电池串联的制约，Ge电池对应的太阳光谱的能量没有被充分转换利用，所以该三结电池的效率还有改进的空间。二是优先考虑多结结构的光电流匹配而采用晶格失配的生长方式，而晶格失配生长的材料由于晶体质量差，难以得到高转化效率的电池。
根据Shockley-Quisser 模型，四结带隙能量为1.9/1.4/1.0/0.67 eV 的太阳能电池可以实现高效的太阳光谱吸收转换，可望获得超过45%的光电转换转换效率。同时，由于四结太阳能电池结构能够实现高电压、低电流输出，可以有效降低超高倍聚光太阳能电池中的欧姆损耗。四结电池在一个太阳下可望达到约39%的转换效率。目前最为理想的是利用InGaNAs材料，可以既满足晶格匹配又具有1.00 eV的带隙，是实现GaInP/GaInAs/InGaNAs/Ge四结晶格与光电流都匹配的电池的完美组合。以Ge为衬底生长GaInP/InGaAs/InGaNAs/Ge四结电池时，由于非极性Ge衬底上生长极性III-V半导体材料时会在外延层中产生反向畴，影响电池的转换效率；为了降低反向畴密度，需采用较为复杂的缓冲层生长技术。同时大量生产Ge基三结或四结太阳能电池时会带来Ge材料短缺的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，包括Si支撑衬底，以及在所述Si支撑衬底表面依次设置的Ge或GaInAs的第一接触层、Ge子电池、第一隧穿结、InGaNAs子电池、第二隧穿结、GaAs子电池、第三隧穿结、GaInP子电池和InGaAs或GaAs的第二接触层。
所述Ge子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为GaInP的第一背场层、Ge的第一基区、Ge的第一发射区和Al(Ga)InP的第一窗口层。
所述第一隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第一势垒层、(In)GaAs的第一掺杂层、(In)GaAs的第二掺杂层以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第二势垒层。
所述InGaNAs子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP或AlGaAs的第二背场层、InGaNAs 的第二基区、InGaNAs的第二发射区和Al(Ga)InP 的 第二窗口层。
所述第二隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第三势垒层、GaAs的第三掺杂层、GaAs的第四掺杂层以及Al0.3Ga0.7As或Al(Ga)InP的第四势垒层。
所述GaAs子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP的第三背场层、GaAs的第三基区、GaAs的第三发射区以及Al(Ga)InP的第三窗口层。
所述第三隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第五势垒层、GaInP的第五掺杂层、AlGaAs的第六掺杂层以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第六势垒层。
所述GaInP子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP的第四背场层、GaInP的第四基区、GaInP的第四发射区以及Al(Ga)InP的第四窗口层。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的制备方法，包括步骤：1) 提供一GaAs衬底；2) 在GaAs衬底表面生长依次生长第二接触层、GaInP子电池、第三隧穿结、GaAs子电池、第二隧穿结、InGaNAs子电池、第一隧穿结、Ge子电池和第一接触层；3) 提供一Si支撑衬底；4) 将Si支撑衬底键合至第一接触层表面；5）从第二接触层处将GaAs衬底剥离以去除GaAs衬底。
本发明提供GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法，优点在于：
1. 各个子电池的光电流匹配，可充分利用太阳光谱能量，减小各个子电池间的电流失配和光电转换过程中的热能损失；
2. 比常规三结电池多了一结带宽为1.0eV的InGaNAs子电池，其开路电压可增加0.6V，可提高电池效率及满足特殊应用；
3. 采用倒装生长，Ge子电池通过外延实现，并且采用剥离方法实现电池结构与GaAs衬底的分离，GaAs衬底可多次重复利用，可以减少Ge和GaAs衬底的消耗，有利于降低成本和资源消耗；
4. 由于采用GaAs衬底倒装生长GaInP、GaAs，InGaNAs，可以避免非极性Ge衬底上生长GaInP、GaAs，InGaNAs等极性材料造成的反向畴缺陷，可获得无反相畴缺陷、高质量的电池材料；
5. 外延Ge子电池可以很好地控制结深，掺杂浓度，背场和窗口层，其电池性能优于扩散结。
附图说明
图1是本发明提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池第一具体实施方式的结构图；
图2是本发明提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池第二具体实施方式步骤S402中形成的结构图；
图3是本发明提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池第二具体实施方式步骤S404中形成的结构图
图4是本发明提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池第二具体实施方式的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法的具体实施方式做详细说明。
第一具体实施方式
图1所示为本具体实施方式提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的结构图。
本具体实施方式提供了一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，带隙组合为1.90 eV/1.42 eV/1.00 eV/0.67 eV，所述GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池包括Si支撑衬底41，以及在所述Si支撑衬底41表面依次设置的Ge或GaInAs的第一接触层32、Ge子电池40、第一隧穿结39、InGaNAs子电池38、第二隧穿结37、GaAs子电池36、第三隧穿结35、GaInP子电池34和InGaAs或GaAs的第二接触层03。
作为可选实施方式，所述InGaAs或GaAs的第二接触层03的厚度范围为300nm至700nm，掺杂浓度为大于2.0E18cm-3。
申请文件中出现2.0E18cm-3表示2.0×1018cm-3，其他类似表述参照此描述。
所述Ge子电池40包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为GaInP的第一背场层31、Ge的第一基区30、Ge的第一发射区29和Al(Ga)InP的第一窗口层28。
作为可选实施方式，第一背场层31和第一基区30的导电类型均为N型，第一发射区29和第一窗口层28的导电类型均为P型。
所述第一隧穿结39包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第一势垒层27、(In)GaAs的第一掺杂层26、(In)GaAs的第二掺杂层25以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第二势垒层24。
作为可选实施方式，第一隧穿结39还可采用GaInP/AlGaAs结构（附图中未显示），所述采用GaInP/AlGaAs结构的第一隧穿结39包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的势垒层、GaInP的掺杂层、AlGaAs的掺杂层以及AlGaAs或Al(Ga)InP的势垒层。
作为可选实施方式，第一势垒层27、第一掺杂层26的导电类型均为N型，第二掺杂层25、第二势垒层24的导电类型均为P型。
所述InGaNAs子电池38包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为Al(Ga)InP或AlGaAs的第二背场层23、InGaNAs 的第二基区22、InGaNAs的第二发射区21和Al(Ga)InP 的第二窗口层20。
作为可选实施方式，第二背场层23和第二基区22的导电类型均为N型，第二发射区21和第二窗口层20的导电类型均为P型。
所述第二隧穿结37包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第三势垒层19、GaAs的第三掺杂层18、GaAs的第四掺杂层17以及Al0.3Ga0.7As或Al(Ga)InP的第四势垒层16。
作为可选实施方式，第三势垒层19、第三掺杂层18的导电类型均为N型，第四掺杂层17、第四势垒层16的导电类型均为P型。
所述GaAs子电池36包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为Al(Ga)InP的第三背场层15、GaAs的第三基区14、GaAs的第三发射区13以及Al(Ga)InP的第三窗口层12。
作为可选实施方式，第三背场层15和第三基区14的导电类型均为N型，第三发射区13和第三窗口层12的导电类型均为P型。
所述第三隧穿结35包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第五势垒层11、GaInP的第五掺杂层10、AlGaAs的第六掺杂层09以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第六势垒层08。
作为可选实施方式，第五势垒层11、第五掺杂层10的导电类型均为N型，第六掺杂层09、第六势垒层08的导电类型均为P型。
所述GaInP子电池34包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底41方向设置的材料为Al(Ga)InP的第四背场层07、GaInP的第四基区06、GaInP的第四发射区05以及Al(Ga)InP的第四窗口层04。
作为可选实施方式，第四背场层07和第四基区06的导电类型均为N型，第四发射区05和第四窗口层04的导电类型均为P型。
第二具体实施方式
本具体实施方式提供了一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的制备方法。该太阳能电池的带隙组合为1.90eV/1.42eV/1.00eV/0.67eV，上述制作方法中GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结电池的各层均采用MOCVD或MBE生长。若采用MOCVD法，则N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C；若采用MBE法，则N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。
图4是本具体实施方式提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的步骤流程图。
所述制备方法包括：
步骤S401， 提供一GaAs衬底；
步骤S402，在GaAs衬底表面生长依次生长第二接触层、GaInP子电池、第三隧穿结、GaAs子电池、第二隧穿结、InGaNAs子电池、第一隧穿结、Ge子电池和第一接触层；
步骤S403，提供一Si支撑衬底；
步骤S404，将Si支撑衬底键合至第一接触层表面；
步骤S405，从第二接触层处将GaAs衬底剥离以去除GaAs衬底。
图2是本具体实施方式提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池步骤S402中形成的结构图。
图3是本具体实施方式提供的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池步骤S404中形成的结构图。
步骤S402进一步包括步骤：
4020）在GaAs衬底33表面生长GaAs的第二接触层03；4021）在第二接触层03表面生长GaInP子电池34；4022）在GaInP子电池34表面生长第三隧穿结35；4023）在第三隧穿结35表面生长GaAs子电池36；4024）在GaAs子电池36表面生长第二隧穿结37；4025）在第二隧穿结37表面生长InGaNAs子电池38；4026）在InGaNAs子电池38表面生长第一隧穿结39；4027）在第一隧穿结39表面生长Ge子电池40；4028）在Ge子电池40表面生长Ge或(In)GaAs的第一接触层32。
作为可选实施方式，步骤S401与步骤S402之间进一步包括步骤：在GaAs衬底33表面生长GaAs缓冲层；在GaAs缓冲层表面生长GaInP保护层01；在GaInP保护层01表面生长Al0.8Ga0.2As牺牲层02；在Al0.8Ga0.2As牺牲层02表面生长第二接触层03。其中，Al0.8Ga0.2As牺牲层02的厚度范围为20nm至80nm，GaInP保护层01的厚度范围为100nm至200nm。上述Al0.8Ga0.2As牺牲层02用于在后续剥离GaAs衬底33时候用于当作牺牲层。
步骤S404进一步包括步骤：清洗第一接触层32表面，去除污染物；将Si支撑衬底41键合至第一接触层32表面；进行退火处理以减小Si支撑衬底41和第一接触层32之间的接触电阻，并在Si支撑衬底41表面形成欧姆接触。
步骤S405进一步包括步骤：利用湿法腐蚀的方法对GaAs衬底33剥离；然后在第二接触层03表面上制作栅状的上电极，在Si支撑衬底41表面制作下电极，形成基于倒装生长和晶片键合的四结太阳电池，剥离后GaAs衬底33经抛光可重复利用。
接下来提供本发明的一实施例。
本实施例提供倒装生长GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳电池的制备方法，参考图2，提供一GaAs衬底33，在GaAs衬底33表面首先生长GaAs缓冲层，缓冲层厚度200nm至600nm，然后在GaAs缓冲层表面依次生长GaInP保护层01与Al0.8Ga0.2As牺牲层02，GaInP保护层01的厚度范围为100 nm至200nm，Al0.8Ga0.2As牺牲层02的厚度范围为20 nm至80nm。接下来生长GaInP子电池34，GaAs子电池36，InGaNAs子电池38，Ge子电池40，各个子电池之间由隧穿结连接，自GaAs衬底33往上隧穿结分别为GaInP/AlGaAs的第三隧穿结35，GaAs/GaAs或GaInP/AlGaAs的第二隧穿结37，(In)GaAs/(In)GaAs或GaInP/AlGaAs的第一隧穿结39。
在GaInP保护层01表面生长Al0.8Ga0.2As牺牲层02后，依次在Al0.8Ga0.2As牺牲层02表面生长以下各层，包括步骤：
(1) 在Al0.8Ga0.2As牺牲层02表面生长N型GaAs的第二接触层03，厚度为300nm至700nm，掺杂浓度>2.0E18 cm-3。
(2) 在第二接触层03表面生长GaInP电池，进一步包括步骤：
在GaAs的第二接触层03表面依次生长N型Al(Ga)InP的第四窗口层04，厚度范围为20 nm至100nm，掺杂浓度为>6.0E17cm-3；N型GaInP的第四发射区05，厚度范围为50 nm至150nm，掺杂浓度为8.0E17cm-3至2.0E18cm-3；P型GaInP的第四基区06，厚度范围为400 nm至800nm，掺杂浓度范围为1.0E17cm-3至1.0E18cm-3；P型Al(Ga)InP的第四背场层07，厚度范围为50 nm至150nm，掺杂浓度>1.0E18cm-3。
(3)在GaInP电池表面生长GaInP/AlGaAs的第三隧穿结35，进一步包括步骤：
在GaInP电池表面依次生长P型AlGaAs或Al(Ga)InP的第六势垒层08，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3；P型重掺的AlGaAs的第六掺杂层09，厚度范围为15 nm至30nm，掺杂浓度>2.0E19cm-3；N型重掺的GaInP的第五掺杂层10，厚度范围为15至30nm，掺杂浓度>1.0E19cm-3；N型Al(Ga)InP的第五势垒层11，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3。
(4)在第三隧穿结35表面生长GaAs子电池36，进一步包括步骤：
在第三隧穿结35表面依次生长N型Al(Ga)InP的第三窗口层12，厚度范围为30 nm至150nm，掺杂浓度为>6.0E17cm-3；N型GaAs的第三发射区13，厚度范围为100 nm至250nm，掺杂浓度范围为8.0E17cm-3至2.0E18cm-3；P型GaAs的第三基区14，厚度范围为2000 nm至3000nm，掺杂浓度范围为1.0E17cm-3至1.0E18cm-3；P型AlGaAs或Al(Ga)InP的第三背场层15，厚度范围为50 nm至150nm，掺杂浓度>1.0E18cm-3。
(5)在GaAs子电池36表面生长GaAs/GaAs的第二隧穿结37，进一步包括步骤：
在GaAs子电池36依次生长P型Al0.3Ga0.7As或Al(Ga)InP的第四势垒层16，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3；P型重掺的GaAs的第四掺杂层17，厚度范围为15 nm至30nm，掺杂浓度>2.0E19cm-3；N型重掺的GaAs的第三掺杂层18，厚度范围为15 nm至30nm，掺杂浓度>1.0E19cm-3；N型AlGaAs或Al(Ga)InP的第三势垒层19，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3。
(6)在第二隧穿结37表面生长InGaNAs子电池38，进一步包括步骤：
在InGaNAs子电池38表面依次生长N型Al(Ga)InP的第二窗口层20，厚度范围为30 nm至150nm，掺杂浓度为>1.0E18cm-3；N型InGaNAs的第二发射区21，厚度范围为100 nm至250nm，掺杂浓度范围为8.0E17cm-3至2.0E18cm-3；P型InGaNAs的第二基区22，厚度范围为2000 nm至3000nm，掺杂浓度范围为1.0E17cm-3至1.0E18cm-3；P型AlGaAs或Al(Ga)InP的第二背场层23，厚度范围为30 nm至150nm，掺杂浓度>1.0E18cm-3。
(7)在InGaNAs子电池38表面生长(In)GaAs/(In)GaAs的第一隧穿结39，进一步包括步骤：
在InGaNAs子电池38表面依次生长P型AlGaAs或Al(Ga)InP的第二势垒层24，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3；P型重掺的(In)GaAs的第二掺杂层25，厚度范围为15 nm至30nm，掺杂浓度>2.0E19cm-3；N型重掺的(In)GaAs的第一掺杂层26，厚度范围为15 nm至30nm，掺杂浓度>1.0E19cm-3；N型AlGaAs或Al(Ga)InP的第一势垒层27，厚度范围为20 nm至80nm，掺杂浓度范围为6.0E18cm-3至1.0E19cm-3。
(8)在第一隧穿结39表面生长Ge子电池40，进一步包括步骤：
在第一隧穿结39表面依次生长N型(AlIn)GaAs或Al(Ga)InP的第一窗口层28，厚度范围为30 nm至150nm，掺杂浓度为>1.0E18cm-3；N型Ge的第一发射区29，厚度范围为150 nm至300nm，掺杂浓度范围为8.0E17cm-3至2.0E18cm-3；P型Ge的第一基区30，厚度范围为8000 nm至12000nm，掺杂浓度范围为1.0E17cm-3至1.0E18cm-3；P型(AlIn)GaAs或Al(Ga)InP的第一背场层31，厚度范围为30 nm至150nm，掺杂浓度>1.0E18cm-3；重掺P型Ge或(In)GaAs的第一接触层32,厚度范围为300 nm至800nm，掺杂浓度>1.0E18cm-3。
该倒装GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳电池工艺过程：清洗第一接触层32表面，去除污染物；将Si支撑衬底41键合至第一接触层32表面；进行退火处理以减小Si支撑衬底41和第一接触层32之间的接触电阻，并在Si支撑衬底41表面形成欧姆接触；利用湿法腐蚀的方法对GaAs衬底33剥离；然后在第二接触层03表面上制作栅状的上电极，在Si支撑衬底41表面制作下电极，形成基于倒装生长和晶片键合的四结太阳电池，剥离后GaAs衬底33经抛光可重复利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，包括Si支撑衬底，以及在所述Si支撑衬底表面依次设置的Ge或GaInAs的第一接触层、Ge子电池、第一隧穿结、InGaNAs子电池、第二隧穿结、GaAs子电池、第三隧穿结、GaInP子电池和InGaAs或GaAs的第二接触层。
2.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述Ge子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为GaInP的第一背场层、Ge的第一基区、Ge的第一发射区和Al(Ga)InP的第一窗口层。
3.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述第一隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第一势垒层、(In)GaAs的第一掺杂层、(In)GaAs的第二掺杂层以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第二势垒层。
4.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述InGaNAs子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP或AlGaAs的第二背场层、InGaNAs的第二基区、InGaNAs的第二发射区和Al(Ga)InP的第二窗口层。
5.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述第二隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第三势垒层、GaAs的第三掺杂层、GaAs的第四掺杂层以及Al0.3Ga0.7As或Al(Ga)InP的第四势垒层。
6.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述GaAs子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP的第三背场层、GaAs的第三基区、GaAs的第三发射区以及Al(Ga)InP的第三窗口层。
7.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述第三隧穿结包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为AlGaAs或Al(Ga)InP的第五势垒层、GaInP的第五掺杂层、AlGaAs的第六掺杂层以及AlGaAs或Al(Ga)InP的第六势垒层。
8.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池，其特征在于，所述GaInP子电池包含依次按照逐渐远离Si支撑衬底方向设置的材料为Al(Ga)InP的第四背场层、GaInP的第四基区、GaInP的第四发射区以及Al(Ga)InP的第四窗口层。
9.一种权利要求1所述的GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：1) 提供一GaAs衬底；2) 在GaAs衬底表面生长依次生长第二接触层、GaInP子电池、第三隧穿结、GaAs子电池、第二隧穿结、InGaNAs子电池、第一隧穿结、Ge子电池和第一接触层；3) 提供一Si支撑衬底；4) 将Si支撑衬底键合至第一接触层表面；5）从第二接触层处将GaAs衬底剥离以去除GaAs衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210249534.9A CN102790117B (zh) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210249534.9A CN102790117B (zh) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102790117A true CN102790117A (zh) | 2012-11-21 |
| CN102790117B CN102790117B (zh) | 2016-04-27 |
Family
ID=47155471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210249534.9A Active CN102790117B (zh) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102790117B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282795A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法 |
| RU2575974C1 (ru) * | 2014-11-12 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента |
| CN105810778A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-27 | 中山德华芯片技术有限公司 | MOCVD高温生长高质量GaInNAs子电池的方法 |
| WO2017185774A1 (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 天津三安光电有限公司 | 一种倒装四结太阳能电池结构及其制备方法 |
| CN110148644A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-20 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种具有量子阱结构隧穿结的多结太阳电池及制作方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102299159A (zh) * | 2011-08-17 | 2011-12-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池及其制备方法 |
-
2012
- 2012-07-19 CN CN201210249534.9A patent/CN102790117B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102299159A (zh) * | 2011-08-17 | 2011-12-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张国芳等: "四结太阳能电池InGaP_GaAs_GaInAsN_Ge的设计与模拟", 《功能材料与器件学报》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282795A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法 |
| CN104282795B (zh) * | 2013-07-03 | 2017-08-08 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳能电池的制备方法 |
| RU2575974C1 (ru) * | 2014-11-12 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента |
| CN105810778A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-27 | 中山德华芯片技术有限公司 | MOCVD高温生长高质量GaInNAs子电池的方法 |
| CN105810778B (zh) * | 2016-03-30 | 2017-08-11 | 中山德华芯片技术有限公司 | MOCVD高温生长高质量GaInNAs子电池的方法 |
| WO2017185774A1 (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 天津三安光电有限公司 | 一种倒装四结太阳能电池结构及其制备方法 |
| CN110148644A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-20 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种具有量子阱结构隧穿结的多结太阳电池及制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102790117B (zh) | 2016-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102299159B (zh) | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池及其制备方法 | |
| CN102184980B (zh) | 基于晶片键合的三结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN101859813B (zh) | 四结GaInP/GaAs/InGaAs/Ge太阳电池的制作方法 | |
| CN102790120B (zh) | GaInP/GaAs/Ge三结级联太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103975449A (zh) | 太阳能电池 | |
| CN101950774A (zh) | 四结GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs太阳电池的制作方法 | |
| CN103346191B (zh) | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池及其制备方法 | |
| CN104300015B (zh) | AlGaAs/GaInAs/Ge连续光谱太阳能电池 | |
| CN103107229B (zh) | 石墨烯/半导体多结级联太阳电池及其制备方法 | |
| CN102790116B (zh) | 倒装GaInP/GaAs/Ge/Ge四结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102790117B (zh) | GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102790118A (zh) | GaInP/GaAs/InGaAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102832285A (zh) | 一种三结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103219414B (zh) | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池的制作方法 | |
| CN104659158A (zh) | 倒装多结太阳能电池及其制作方法 | |
| CN103199142B (zh) | GaInP/GaAs/InGaAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102790134A (zh) | 一种高效倒装五结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103077983A (zh) | 多结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN104157725B (zh) | GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池的制作方法 | |
| CN102790119B (zh) | GaInP/GaAs/Ge/Ge四结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102779865B (zh) | 一种以锗为隧穿结的硅基三结太阳能电池 | |
| CN110556445A (zh) | 一种叠层并联太阳能电池 | |
| CN103247722A (zh) | 四结级联太阳电池的制作方法 | |
| CN103346190A (zh) | Si衬底的四结级联太阳能电池及其制备方法 | |
| CN112885921B (zh) | 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法 |
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 |