CN104247032A - 电池排布装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电池排布装置,包括一个堆叠在另一个上方的多个太阳能子电池,其中多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓、氮、砷和锑的合金。

Description

电池排布装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年4月23日提交的美国临时申请第61/637,058号的优先权的利益,其内容为了所有目的通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的各个方面涉及电池排布装置,例如太阳能电池中的电池排布装置。
背景技术
III-V多结(MJ)光伏(PV)电池作为目前可用于井网兆瓦容量光伏电站(0.1MW至100W以上)的最好技术具有利基应用(niche application),这归因于由这些材料的直接带隙性质产生的高太阳能转换效率。目前,达到最先进的生产规模的MJ III-V PV电池已记录了在聚集的太阳能辐射下多达44%的太阳能转换效率。这种太阳能转换效率值在其它有竞争的太阳能电池技术中是最高的且高得相当多。在1000x太阳能聚集(1000sun)下,具有44%电池效率的1cm2 III-V MJ太阳能电池产生像十四(14)5"-直径硅太阳能电池一样大的功率。最近,太阳能电池转换效率的突破已使III-V聚集光伏(CPV)技术比以往的井网兆瓦容量发电更可行。主要CPV参与者已大量设置制造容量和能力达至少600MW/年的速率的容积规模。
多结PV电池的最常见形式由三个子电池组成,其被称为三结太阳能电池。图1A示出由常规多结PV电池中GaInP、GaAs和Ge的不同子电池带来的太阳光谱和光子吸收特征。图1B示出由GaInP、GaAs和Ge子电池组成的常规多结PV电池如何吸收太阳能的示意图。调节由直接带隙半导体GaInP和GaAs制成的子电池以吸收分别为高于约1.9eV和约1.4eV至约1.9eV的太阳能窗口。调节由锗(Ge)制成的底部子电池以吸收具有约0.7eV至约1.4eV之间的能量的光子。
图1A中的实线表示太阳光谱在不同波长处的功率密度。在实线下方的填充区域表示由多结PV电池转化为电功率的功率密度。可看出,多结PV电池的转换效率在1eV的能量区域较差。穿过GaAs层的光子具有低于1.42eV。这些光子中的一些具有超过Ge带隙(0.67eV)的过剩能量。这些过剩能量在能量转换过程中以热量形式丧失。
发明内容
本公开的各个方面提供改进的太阳能电池,所述太阳能电池能够至少部分解决上述问题。
在各种实施方式中,电池排布装置包括一个堆叠在另一个上方的多个太阳能子电池,其中所述多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓、氮、砷和锑的合金。
在各种实施方式中,形成太阳能电池的方法包括将多个太阳能子电池一个堆叠在另一个上方,其中所述多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓、氮、砷和锑的合金。
附图说明
当与非限制性实例和附图结合考虑时,参考详细描述将更好地理解本发明,在附图中:
图1A示出由常规多结PV电池中GaInP、GaAs和Ge的不同子电池带来的太阳光谱和光子吸收特征。图1B示出包含GaInP、GaAs和Ge子电池或由GaInP、GaAs和Ge子电池组成的常规多结PV电池如何吸收太阳能的示意图。
图2示出根据各种实施方式的包括以下的太阳能电池的示意图:在基板上的(Si)Ge基的子电池(Ge或SiGe中的任何一个)、在(Si)Ge基的子电池上的GaNAsSb基的子电池、在GaNAsSb基的子电池上的Ga(In)As基的子电池(GaAs或GaInAs中的任何一个)和在Ga(In)As基的子电池上的(Al)GaInP基的子电池(GaInP或AlGaInP中的任何一个)。
图3示出根据各种实施方式的包括以下的太阳能电池的示意图:在基板上的GaNAsSb基的子电池、在GaNAsSb基的子电池上的Ga(In)As基的子电池(GaAs或GaInAs中的任何一个)和在Ga(In)As基的子电池上的(Al)GaInP基的子电池(GaInP或AlGaInP中的任何一个)。
图4示出根据各种实施方式的GaNAsSb基的子电池的示意图。
图5示出说明在1sun AM1.5G光谱条件下测量的图4中GaNAsSb子电池的光电流曲线图。
图6示出描绘图4中根据各种实施方式的GaNAsSb子电池的开路电压VOC对太阳能聚集的曲线图。
图7是描绘常规GaInP/GaAs双结太阳能电池和图3中根据各种实施方式的GaInP/GaAs/GaNAsSb三结太阳能电池的电流密度对开路电压VOC的曲线图。
图8是描绘图3中根据各种实施方式的GaInP/GaAs/GaNAsSb三结太阳能电池的开路电压VOC对太阳能聚集的曲线图。
具体实施方式
下列详细描述是指通过说明示出具体细节和可实施本发明的实施方式的附图。这些实施方式以足够细节描述,从而能使本领域技术人员实施本发明。可使用其它实施方式并且可在不偏离本发明范围的情况下对其它实施方式作出结构的和逻辑的改变。各种实施方式不一定相互排斥,因为一些实施方式可与一个或多个其它实施方式组合以形成新实施方式。
为了容易理解本发明并且将它投入实际效应,现在通过实例但并非限制,以及参考附图,将描述具体实施方式。
在各种实施方式中,电池排布装置包括一个堆叠在另一上方的多个太阳能子电池,其中多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓(Ga)、氮(N)、砷(As)和锑(Sb)的合金。在各种实施方式中,电池排布装置为太阳能电池排布装置。
换句话说,太阳能电池排布装置可为多结光伏电池,其具有一个堆叠在另一个顶部的多于一个的子电池。
镓、氮、砷和锑的合金可通过改变氮含量为独立调节导电带能隙补偿差(conduction band offset)提供灵活性,同时可通过改变锑含量来调节价电带能隙补偿差(conduction band offset)。这向工程人员提供了GaNAsSb合金的带隙的可能性。可调节具有GaNAsSb合金基的子电池的太阳能电池以吸收具有特定范围的能量的光子,尤其是具有约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV的能量范围的光子,因此有助于解决上述问题中的一些。
GaNAsSb基的子电池与其它氮化物基的子电池(例如GaInNAs或GaInAs或GaInNAsSb)相比具有优势。由于在制备期间存在锑(Sb)原子和缺少铟(In)原子,GaNAsSb中氮相关缺陷的量可降低。锑作为表面活性剂起作用,其改善替代式氮(N)原子的掺入效率并且遏抑氮相关缺陷的形成。另一方面,铟的掺入稀释氮化物生长,会降低氮原子掺入的效率并且促使氮相关缺陷的形成。
相比于诸如GaInNAs的材料,GaNAsSb合金的材料体系还会需要较少的氮原子来实现所需带隙,从而减少氮相关缺陷的数量。
改善的替代式掺入性质可有助于减少GaNAsSb材料中的缺陷密度。材料中替代式掺入的任何低效都会促使氮相关缺陷的形成,通常这会对载流子寿命和太阳能电池性能有害。
在各种实施方式中,上述合金可具有通式GaNxAs1-x-ySby
根据各种实施方式,0.01≤x≤0.04。根据各种实施方式,0.04≤y≤0.15。
在各种实施方式中,电池排布装置位于基板上。在各种实施方式中,基板可包括半导体材料,例如镓砷化物、硅、锗、硅锗、分级硅锗(graded silicongermanium)。在各种实施方式中,基板可为刚性基板。在其它可选的实施方案中,基板可为柔性基板。在各种实施方式中,电池排布装置可进一步包括作为多个太阳能子电池中的一个的基板。
在各种实施方式中,太阳能子电池中的至少一个可包括多个层。
在各种实施方式中,多个子电池可通过隧道结层彼此隔开。隧道结可提供低电阻并可选地在两个子电池之间提供低损耗连接。或者,多个子电池可通过中间层彼此隔开。
在各种实施方式中,组成各太阳能子电池的层以基本上无应变的晶格与基板匹配。换句话说,各子电池可以包括多个层。各层中一个或多个元素的原子形成晶格。各层中晶格的原子间距是这样的,其与相邻层中的晶格匹配,从而两层中的两种晶格基本上无应变。以这种方式,太阳能子电池中的层形成基本上无应变的晶格并且不同子电池与基板之间的层也形成基本上无应变的晶格。因此缺陷(例如晶格中的裂缝)数量降至最低。换句话说,通过这样做,则可减少由于晶格错配(反过来会降低太阳能电池的性能)产生的缺陷。
在各种实施方式中,与离基板较远的太阳能子电池相比,离基板较近的太阳能子电池被构造成吸收具有较低的用于转化成电能的能量的光子。
顶部子电池可具有最大的带隙以确保仅最高能量的光子在该层中被吸收。较低能量的光子穿过顶部子电池,这是因为它们的能量不足以在材料中产生电子-空穴对。从顶部至底部的各子电池可具有比各自上方子电池小的带隙。由特定子电池吸收的光子可具有大于特定子电池的带隙的能量,但是具有低于在特定子电池上方的子电池的带隙的能量。电池排布装置中的至少一个子电池可包含镓、氮、砷和锑的合金。换句话说,电池排布装置中的至少一个太阳能子电池可具有包含镓、氮、砷和锑的合金的层。在GaNAsSb基的子电池上方可存在太阳能子电池(第一相邻子电池)。第一相邻太阳能子电池可具有对应层(corresponding layer),其具有的带隙大于GaNAsSb的合金的带隙。在具有GaNAsSb层的子电池下方可存在的太阳能子电池(第二相邻子电池)。第二相邻子电池可具有对应层,其具有的带隙小于GaNAsSb的带隙。
在当前上下文中,第一太阳能子电池与第二太阳能子电池相邻是指第一太阳能子电池紧邻第二太阳能子电池或指第一太阳能子电池通过隧道结层或中间层与第二太阳能子电池隔开。换句话说,没有其它太阳能子电池介于第一太阳能子电池和第二太阳能子电池之间。
以前,在没有GaNAsSb基的子电池的情况下,如果光子具有大于第二相邻子电池的带隙的能量,第二相邻子电池将吸收从第一相邻子电池穿过达第一相邻子电池下方的第二相邻子电池的光子。然而,当第一相邻子电池与第二相邻子电池之间的能带隙的差异较大时,第二相邻子电池可结束吸收具有高于第二相邻子电池的带隙但仍低于第一相邻子电池的带隙的能量的光子。这些过剩能量可作为热量丧失。当GaNAsSb基的子电池可具有介于第一相邻子电池和第二相邻子电池的能带隙之间的能带隙时,其能够吸收能量高于GaNAsSb的带隙的这些光子中的一些,因此减少作为热量丧失的过剩能量中的一些。
以这种方式,可以改善太阳能电池的效率。换句话说,通过提供GaNAsSb基的子电池,减少一些光子的所吸收的光子能量之间的差异,这反过来减少作为热量丧失的过剩能量。
也可设想电池排布装置,其中与离基板较近的太阳能子电池相比,离基板较远的太阳能子电池被构造成吸收具有较低的用于转化成电能的能量的光子。基板可为光学上透明的并且可具有比子电池宽的能带隙。除了最具能量的光子,穿过基板的光子大多数未被基板吸收。子电池将吸收穿过与基板相邻的子电池且具有大于子电池的能带隙的能量的光子。从底部(离基板最近)至顶部(离基板最远)的各子电池可具有比下方子电池小的带隙。
在各种实施方式中,第一太阳能子电池布置在电池排布装置的顶表面,并且包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池布置在第一太阳能子电池下方以使光被第一太阳能子电池接收并且穿过第一太阳能子电池的光的部分被包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池接收。在各种实施方式中,第一太阳能子电池可以包含(Al)GaInP。换句话说,第一太阳能子电池可包含铝镓铟磷化物(AlGaInP)或镓铟磷化物(GaInP)中的任何一个。在各种实施方式中,一个或多个太阳能子电池可布置在第一太阳能子电池和包含镓、氮、砷和锑的合金的太阳能子电池之间。在各种实施方式中,穿过第一太阳能子电池且被包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池接收的光的部分可具有低于第一太阳能子电池的能带隙但等于或大于包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个子电池的能带隙的能量。
在各种实施方式中,第二太阳能子电池可布置在电池排布装置的底部;并且其中包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池布置在第二太阳能子电池上方以使光被包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池接收并且穿过包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池的光的部分被第二太阳能子电池接收。在各种实施方式中,一个或多个太阳能电池可布置在包含镓、氮、砷和锑的合金的太阳能子电池和第二太阳能子电池之间。在各种实施方式中,穿过包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池且被第二太阳能子电池接收的光的部分可具有低于包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池的能带隙但等于或大于第二太阳能子电池的能带隙的能量。
在各种实施方式中,电池排布装置可进一步包括与包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含镓砷化物的太阳能子电池。
在各种实施方式中,电池排布装置可进一步包括与包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含铟镓砷化物的太阳能子电池。
在各种实施方式中,电池排布装置可进一步包括与包括镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含锗的太阳能子电池。
根据各种实施方式,上述合金可具有在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的能带隙。换句话说,通过调节组成合金GaNAsSb的各种元素的组成,可将合金GaNAsSb的带隙调节至在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的值。
图2示出根据各种实施方式的包括以下的太阳能电池200的示意图:在基板202上的(Si)Ge基的子电池204(Ge或SiGe中的任何一个)、在(Si)Ge基的子电池204上的GaNAsSb基的子电池206、在GaNAsSb基的子电池206上的Ga(In)As基的子电池208(GaAs或GaInAs中的任何一个)和在Ga(In)As基的子电池208上的(Al)GaInP子电池210(GaInP或AlGaInP中的任何一个)。在各种实施方式中,在GaNAsSb基的子电池206上方可存在子电池208(第一相邻子电池)。第一相邻子电池可具有带隙大于GaNAsSb的带隙的层。第一相邻子电池208的对应层可包含镓铟砷化物(GaInAs)。镓铟砷化物可以具有在约1.0eV至约1.42eV范围内的带隙。镓铟砷化物的带隙可随铟的浓度而变。在各种实施方式中,第一相邻子电池208的对应层可包含镓砷化物(GaAs)。镓砷化物的带隙可为约1.42eV。在具有GaNAsSb层206的子电池下方可存在子电池(第二相邻子电池)204。第二相邻子电池204还可具有对应层,其具有的带隙小于GaNAsSb的带隙。第二相邻子电池的对应层可为具有在约0.67eV至约1.1eV范围内的带隙的硅锗(SiGe)。SiGe的带隙可取决于硅的浓度。第二相邻子电池的对应层可为锗。锗的带隙可为约0.67eV。从第一相邻子电池208(即Ga(In)As基的子电池)穿出至GaNAsSb基的子电池206的光子可以具有低于约1.42eV的能量。在Ge的情况中,在没有GaNAsSb基的子电池206的情况下,具有在约0.67eV至约1.42eV范围内的能量的光子可被第二相邻子电池204(即Ge基的子电池)吸收。对于具有大于约0.67eV的能量的光子,超过约0.67eV的过剩能量可作为热量丧失。通过使GaNAsSb基的子电池206位于GaAs基的子电池208和Ge基的子电池204之间且使合金GaNAsSb的带隙调节至在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的值,GaNAsSb基的子电池206被构造成吸收具有大于该值的能量的光子。因此,目前在没有GaNAsSb基的子电池206的情况下会作为热量丧失的一些能量在GaNAsSb基的子电池206中所产生的空穴和电子中被转化为动能和势能。通过调节GaNAsSb中的不同元素的组成,将GaNAsSb的带隙调节至在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的值同时允许GaNAsSb与基板202以及Ga(In)As和(Si)Ge晶格匹配。换句话说,通过改变GaNAsSb的各种元素的组成,太阳能电池200的效率可通过提供的带隙在Ga(In)As和(Si)Ge的带隙之间得到改善,并且同时减少缺陷的产生。
而且,在第一相邻子电池210上的子电池的对应层可包含(Al)GaInP。在各种实施方式中,在第一相邻子电池208上的子电池210可以被构造成吸收具有大于约1.9eV的能量的光子。
图3示出根据各种实施方式的包括以下的太阳能电池300的示意图:在基板302上的GaNAsSb基的子电池304、在GaNAsSb基的子电池304上的Ga(In)As基的子电池306(GaAs或GaInAs中的任何一个)和在Ga(In)As基的子电池306上的(Al)GaInP基的子电池308(GaInP或AlGaInP中的任何一个)。在各种实施方式中,在GaNAsSb基的子电池304上方可存在子电池306(第一相邻子电池)。第一相邻子电池306可具有第一层,其具有的带隙大于GaNAsSb 304的带隙。第一相邻子电池306的第一层可包含镓铟砷化物(GaInAs)。GaInAs可具有在约1.0eV至约1.42eV范围内的带隙。镓铟砷化物的带隙可随铟的浓度而变。在各种实施方式中,第一相邻子电池306的对应层可包含镓砷化物(GaAs)。镓砷化物的带隙可为约1.42eV。在各种实施方式中,GaNAsSb基的子电池304可以在基板302上。从第一相邻子电池306(即GaAs基的子电池)穿至GaNAsSb基的子电池304的光子将具有低于约1.42eV的能量。在没有GaNAsSb基的子电池的情况下,具有低于约1.42eV的能量的光子将穿过基板302或被基板302吸收且随后光子的能量作为热量丧失。通过使GaNAsSb基的子电池304位于GaAs基的子电池306和基板302之间并使合金GaNAsSb的带隙调节至在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的值,GaNAsSb基的子电池306被构造成吸收具有大于该值的能量的光子。因此,目前在没有GaNAsSb基的子电池306的情况下会作为热量丧失的一些过剩能量在GaNAsSb基的子电池304中所产生的空穴和电子中被转化为电能。通过调节GaNAsSb中的不同元素的组成,将GaNAsSb的带隙调节至在约0.6eV至约1.4eV或约0.9eV至约1.1eV范围内的值同时允许GaNAsSb与基板和Ga(In)As晶格匹配。换句话说,通过改变GaNAsSb中的不同元素的组成,太阳能电池300的效率可通过提供的带隙低于GaAs的带隙得到改善,并且同时减少缺陷的产生。而且,在第一相邻子电池306上的子电池308的第一层可包含(Al)GaInP。在各种实施方式中,在第一相邻子电池306上的子电池308可被构造成吸收具有大于约1.9eV的能量的光子。
图4示出根据各种实施方式的GaNAsSb基的子电池400的示意图。在各种实施方式中,子电池可包括第一层404和在第一层404上的第二层406,其中第一层404(也被称为基底层)可包含由镓、氮、砷和锑组成的合金。子电池400可用于多结太阳能电池中。在各种实施方式中,包含镓、氮、砷和锑或由镓、氮、砷和锑组成的合金用于太阳能电池的子电池或太阳能电池中。
第二层406也可被称为发射层。一般而言,第二层406可包含具有大于或等于GaNAsSb的合金的带隙和与GaNAsSb的合金类似的晶格常数的任何适合的材料,以使第一层404和第二层406可匹配以形成基本上无应变的晶格。在各种实施方式中,第二层406可包含Ga(In)As和(Al)Ga(In)P。在各种实施方式中,第二层406可包含GaNAsSb。换句话说,第二层406可具有与第一层404相同的材料或具有不同材料。
包含GaNAsSb子电池的各子电池还可进一步包括前表面电场层410。前表面电场层410可用来通过向pn结反射回少数载流子而减少表面复合。包含GaNAsSb子电池的各子电池可进一步包括后表面电场层402。后表面电场层402可通过向pn结反射回少数载流子有助于减少它们的复合。前表面电场层410和后表面电场层402可包含GaAs或AlGaAs或GaInP或AlGaInP。
包含GaNAsSb子电池的各子电池还可包括解吸阻滞剂层408。解吸阻滞剂层408可在高温原位退火过程中防止表面损伤。
在各种实施方式中,第一层404可掺杂有第一导电类型(first conductivity type)的掺杂剂并且第二层406掺杂有第二导电类型的掺杂剂。在各种实施方式中,可选的后表面电场层402和第一层404掺杂有第一导电类型的掺杂剂,同时可选的前表面电场层410、任选的解吸阻滞剂层408和第二层406掺杂有第二导电类型的掺杂剂。
在各种实施方式中,第一层404掺杂有n-型掺杂剂(例如硅)。在各种实施方式中,第二层406掺杂有p-型掺杂剂(例如铍、碳或锌)。在各种实施方式中,可选的后表面电场层402和第一层404掺杂有n-型掺杂剂(例如硅),同时可选的前表面电场层410、可选的解吸阻滞剂层408和第二层406掺杂有p-型掺杂剂(例如铍、碳或锌)。
或者,在各种实施方式中,第一层404可掺杂有p-型掺杂剂(例如铍、碳或锌)。在各种实施方式中,第二层406掺杂有n-型掺杂剂(例如硅)。在各种实施方式中,可选的后表面电场层402和第一层404掺杂有p-型掺杂剂(例如铍、碳或锌),同时可选的前表面电场层410、可选的解吸阻滞剂层408和第二层406掺杂有n-型掺杂剂(例如硅)。
在各种实施方式中,太阳能电池可进一步包括多个电极。各子电池可具有通到外部电路的一对电极。
具有GaNAsSb子电池的太阳能电池可具有的太阳能电池效率比在没有GaNAsSb子电池的情况下的常规太阳能电池高至少5%。
在各种实施方式中,形成太阳能电池的方法包括将多个太阳能子电池一个堆叠在另一个上方,其中多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池可包含镓、氮、砷和锑的合金。
在各种实施方式中,多个子电池中的至少一个子电池的层包括包含镓、氮、砷和锑或由镓、氮、砷和锑组成的合金,其通过使GaAsSb的外延层生长并且使外延层暴露于氮而形成。
图5示出说明在1sun AM1.5G光谱条件下测量的图4中GaNAsSb子电池的光电流曲线图。使用阻滞了具有高于1.42eV的GaAs带隙能的能量的光子的850nm长通滤波器进行测量。选择该滤波器使得三结光伏(PV)堆栈中GaNAsSb材料的性能可被激发。可以看出,GaNAsSb子电池能够提供0.47V的开路电压(Voc)、10.5mN/cm2的短电路电流密度(Jsc)和72%的填充因子。而且,可通过较高的太阳能聚集进一步增加VOC的值。较高的VOC导致较高的能量转换效率。
图6示出描绘图4中根据各种实施方式的GaNAsSb子电池的开路电压VOC对太阳能聚集的曲线图。可以看出,GaNAsSb子电池的VOC值可在约200太阳聚集(sun concentration)下达到0.7V,使GaNAsSb子电池适用于CPV应用。图6示出通过较高的太阳能聚集增加VOC的值。VOC越高导致能量转换效率越高。
GaNAsSb基的子电池也已集成到多结(MJ)GaInP/GaAs光伏电池中。图7是描绘常规GaInP/GaAs双结太阳能电池和图3中根据各种实施方式的GaInP/GaAs/GaNAsSb三结太阳能电池的电流密度对开路电压VOC的曲线图。可以看出,GaNAsSb子电池的加入使Voc的值提高了0.4V,导致较高的电池的能量转换效率。
图8是描绘图3中根据各种实施方式的GaInP/GaAs/GaNAsSb三结太阳能电池的开路电压VOC对太阳能聚集的曲线图。如图8中所示,通过使用太阳能聚集器,GaInP/GaAs/GaNAsSb三结太阳能电池的VOC值可在约200的太阳能聚集下进一步增至约2.80V。
仅出于说明的目的而不作为限制性实例,术语“基本上”可被定量为与准确值或实际值+/-5%的偏差。例如,短语“A(至少)基本上与B相同”可涵盖如下实施方式:其中A与B完全一样,或A可在例如B的值的+/-5%的偏差内,或反之亦然。
在各种实施方式的上下文中,应用至数值的术语“约”涵盖准确值和该值的+/-5%的偏差。
尽管参考具体实施方式已特别示出且描述本发明,但是本领域技术人员应理解,在不偏离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围下可在其中作出形式和细节的各种变化。本发明的范围因而由所附权利要求表示,并且因此旨在包括在权利要求的等价的含义和范围内的所有变化。

Claims (26)

1.一种电池排布装置,包括:
一个堆叠在另一个上方的多个太阳能子电池;
其中所述多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓、氮、砷和锑的合金。
2.根据权利要求1所述的电池排布装置,
其中所述合金具有通式GaNxAs1-x-ySby
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电池排布装置,
其中所述合金具有在约0.6eV至约1.4eV范围内的能带隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池排布装置,
其中所述多个太阳能子电池通过隧道结层彼此隔开。
5.根据权利要求2所述的电池排布装置,
其中0.01≤x≤0.04。
6.根据权利要求2所述的电池排布装置,
其中0.04≤y≤0.15。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池排布装置,
其中所述太阳能子电池中的至少一个包含多个层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池排布装置,
其中在所述电池排布装置的顶表面布置第一太阳能子电池;且;
其中在所述第一太阳能子电池下方布置包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池以使所述第一太阳能子电池接收光并且所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池接收部分穿过第一太阳能子电池的光。
9.根据权利要求8所述的电池排布装置,其中所述第一太阳能子电池包含铝镓铟磷化物或镓铟磷化物中的任一种。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池排布装置,进一步包括:
与所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含镓砷化物的太阳能子电池。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池排布装置,进一步包括:
与所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含铟镓砷化物的太阳能子电池。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池排布装置,
其中在所述电池排布装置的底部布置第二太阳能子电池;且
其中在所述第二太阳能子电池上方布置包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池以使所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池接收光并且所述第二太阳能子电池接收部分穿过所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池的光。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电池排布装置,进一步包括:
与所述包含镓、氮、砷和锑的合金的至少一个太阳能子电池相邻的包含锗的太阳能子电池。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电池排布装置,
其中各子电池进一步包括后表面电场层。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电池排布装置,
其中各子电池进一步包括解吸阻滞剂层。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电池排布装置,
其中各子电池进一步包括前表面电场层。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的电池排布装置,
其中包含镓、氮、砷和锑的合金的所述多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包括:
镓、氮、砷和锑的合金的第一层;以及在所述第一层上的第二层。
18.根据权利要求17所述的电池排布装置,
其中所述第二层包含镓砷化物。
19.根据权利要求17或18所述的电池排布装置,
其中所述第一层掺杂有第一导电类型的掺杂剂且所述第二层掺杂有第二导电类型的掺杂剂。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的电池排布装置,
其中所述电池排布装置位于基板上。
21.根据权利要求20所述的电池排布装置,
其中组成各太阳能子电池的层以基本上无应变的晶格与所述基板匹配。
22.根据权利要求20或21所述的电池排布装置,
其中所述基板包含半导体材料。
23.根据权利要求22所述的电池排布装置,
其中所述半导体材料为镓砷化物。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的电池排布装置,
其中与离所述基板较远的太阳能子电池相比,离所述基板较近的太阳能子电池被构造成吸收具有较低的用于转化成电能的能量的光子。
25.根据权利要求20至23中任一项所述的电池排布装置,
其中与离所述基板较近的太阳能子电池相比,离所述基板较远的太阳能子电池被构造成吸收具有较低的用于转化成电能的能量的光子。
26.一种制造电池排布装置的方法,所述方法包括:
将多个太阳能子电池一个堆叠在另一个上方;
其中所述多个太阳能子电池中的至少一个太阳能子电池包含镓、氮、砷和锑的合金。
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