CN108767047B - 具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池及制作方法 - Google Patents

具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池及制作方法，包括InGaP/InGaAs/Ge三结电池以及顶部表面的微纳结构，表面是六方周期性排布的复合微纳减反结构，本发明主要利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起(凹陷)结构。该结构具有极低的表面反射率，通过调节复合微纳结构的高度及填充因子，使光从空气进入到太阳电池时实现介质折射率缓慢变化，这种等效的折射率缓变结构，减缓了传统电池表面和界面处折射率变化的剧烈程度，极大地降低反射率，同时增加光程，提高有效光吸收，从而实现太阳电池的高转换效率。

Description

具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池及制作 方法
技术领域
本发明属于半导体光伏器件领域，涉及一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池。利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起(凹陷)结构，实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高光电流和转换效率。
背景技术
随着全球经济的飞速发展，人类正面临着资源短缺和生态环境恶化的现状，因此改变现有能源结构、发展可持续发展的绿色能源已成为世界各国极为关注的课题。太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的清洁能源越来越受到人们的青睐。1839年，法国物理学家Becquerel意外地发现电解质溶液的“光生伏特效应”。1883年，美国Fritts研制出第一个Au/Se/Metal结构的太阳电池雏形。1930年，Schottky提出固态Cu2O电池的“光生伏特效应”。1954年，美国贝尔实验室的Pearson发现了单晶硅pn结上的光伏现象。1999年，澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林创造出单晶硅电池效率达25％的最高纪录。至此，光伏事业的帷幕被拉开。
为了节省材料、降低成本，太阳电池的研究开始追求微型化。因此减薄单晶硅电池厚度、创新高效率电池结构、开发新型薄膜光伏材料，成为20世纪后半叶以来科学界关注的重点。1975年，英国科学家Spear等利用硅烷(SiH4)辉光放电的方法，制作出氢化非晶硅薄膜，实现了掺杂，并制作出了pn结。1976年，美国RCA实验室的Carlson等成功地制成了p-i-n结型非晶硅薄膜太阳电池，光电转换效率为2.4％。1980年，美国RCA实验室的电池效率达到8％。2008年，美国NREL制作出薄膜CnInSe太阳电池，效率高达19.9％。同年，美国MicroLinkDevices公司在直径为100mm的ELO GaAs晶片上制备了GaAs单结薄膜太阳电池，在AM0光谱下效率为21％。2009年，MicroLink Devices公司研制出GaInP/GaAs双结薄膜太阳电池，AM0光谱下效率为25％。2010年，MicroLink Devices公司又研制出GaInP/GaAs/InGaAs三结薄膜太阳电池，在AM1.5光谱下效率为30％。2011年7月，美国United Solar报道三结非晶硅/非晶锗硅/微晶硅电池效率达16.3％。2012年7月，日本Panasonic公司报道厚度100μm的HIT电池效率达23.9％。2014年，日本Sharp公司报道最新三结薄膜GaAs太阳电池效率高达30.5％。这些历程见证光伏事业的蒸蒸日上。
Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体具有较高的转换效率等优越特性。以GaAs为例，其能隙与太阳光谱的匹配较合适，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能仍然很好。用GaAs系材料制备的太阳电池，除了转换效率高、温度特性好，还具有光谱响应特性好、抗辐射能力强等优点。
GaAs太阳电池以其高效率、高可靠性和长寿命的特点已日益成为许多研究机构的关注热点。然而不容忽视的是，尽管其转换效率较硅太阳电池有显著提高，但由于GaAs材料密度大、质量大，严重制约了电池功率重量比的提高。
由于以上种种原因，导致目前实验制备出的GaAs太阳电池的转换频率依然偏低。因此，必须减薄电池的厚度以提高功率重量比。但是，有效光吸收层厚度太薄时，就会限制对入射光的充分吸收，严重制约了光电转换效率的提高。因此，还必须着重从光学管理方面，通过利用微纳减反结构、不同组分材料构成的多层结构等方法提高GaAs电池的有效光吸收。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种利用纳米软压印技术，制备具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池器件，提高GaAs太阳电池的光电流和转换效率。本发明从太阳电池的光学设计角度考虑，提出通过纳米软压印技术，制备具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起(凹陷)结构，以实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高GaAs太阳电池的光电流和转换效率。
为达到上述目的，本发明是通过下述方案来实现的。
本发明的包括InGaP/InGaAs/Ge三结电池以及顶部表面的微纳减反结构，所述InGaP/InGaAs/Ge三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，Ge底电池有p-Ge衬底和其上方的n-Ge薄膜共同构成；在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p-GaAs/n-GaAs隧道结；在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAs/n-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出Ni/Cr/Au金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
进一步，所述复合微纳结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上的圆锥共同构成；周期宽度为200～1200nm，长度为宽度的倍。
进一步，所述椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱高度为100～500nm；所述圆锥顶角为30°～150°。
进一步，所述InGaP顶电池包括由上至下依次分布的n-AlInP窗口、n-InGaP发射极、p-InGaP基极和p-AlInP BSF层。
进一步，所述InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、p-InGaAs基极和p-InGaP BSF层。
进一步，所述n-Ge薄膜带隙宽度为0.65eV；Ge底电池的pn结是在p型Ge衬底上生长的第一层外延层的过程时，V族原子扩散到Ge衬底中自动形成的。
进一步，所述n-InGaAs缓冲层和中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100～1000nm，长度为5～15mm，深度80～100nm，栅间距为200～2000nm。
本发明进一步给出了所述具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作方法，包括如下步骤：
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE金属有机化合物气相外延的方法在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580℃～750℃，将含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge薄膜，时间持续1h小时；
2)采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs层表面制备复合微纳减反结构；
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气500～600℃退火8～12min，即完成具有微纳结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作。
进一步，制备条栅结构和复合微纳减反结构的工艺流程如下：
1)SU-8甩胶在500～600rpm转速下25～35s，再2500～3500rpm转速下5～10min；后50～70℃下烘10～20min，再85～100℃下烘干20～30min；UV光固化30～40s；PDMS软印章压印30～40min；
2)揭下印章，用体积比为36-38％HCl:H2O＝1:2盐酸溶液刻蚀1～2min，O2流量20～30sccm，气压120～160torr，功率为180～220W；
3)用上述步骤2)的盐酸溶液刻蚀5～10min，其中，Cl2流量为40～60sccm，气压为180～250torr，功率为220～270W；
4)去Su-8余胶，即完成条栅结构和复合微纳减反结构的制作。
进一步，所述InGaAs缓冲层中In的含量为1％，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08％降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明主要利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起(凹陷)结构，实现高减反特性；由于采用了纳米陷光结构，有利于增加入射光程，增加光程和有效光吸收，产生更多的光生载流子，提高电池的光电流和转换效率。
附图说明
图1是本发明太阳电池的结构示意图；
图2(a)-(f)是本发明制作太阳电池的工艺流程图；
图3(a)-(e)是表面微纳减反结构的示意图，其中，图3(a)为复合结构俯视图，(b)为复合凸起结构沿虚线的竖直截面图，图3(c)为复合凹陷结构沿虚线的竖直截面图，图3(d)为条栅结构俯视图，图3(e)为条栅结构侧视图。
图4(a)-(b)是反射率曲线，图4(a)为平坦结构的反射率曲线，图4(b)为复合微纳减反结构的反射率曲线。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，包括InGaP/InGaAs/Ge三结电池以及顶部表面的微纳减反结构。其中，InGaP/InGaAs/Ge三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p-GaAs/n-GaAs隧道结；在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAs/n-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出Ni/Cr/Au金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构。
其中，复合微纳减反结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上圆锥共同构成，见图3(b)和图3(c)所示；周期宽度为200～1200nm，长度为宽度的倍。椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1～0.7；椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1～0.7；椭圆柱高度为100～500nm；圆锥顶角为30°～150°。见图3(a)-(e)所示。
其中，InGaP顶电池包括由上至下依次分布的n-AlInP窗口、n-InGaP发射极、p-InGaP基极和p-AlInP BSF(Back Surface Field)层。InGaP顶电池中的n-AlInP窗口厚度约为200nm，n-InGaP发射极厚度约为200nm，p-InGaP基极厚度约为3um，p-AlInP BSF层厚度约为100nm，
InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、p-InGaAs基极和p-InGaP BSF层。InGaAs中电池中的n-InGaP窗口厚度约为200nm，n-InGaAs发射极厚度约为200nm，p-InGaAs基极厚度约为3μm，p-InGaPBSF厚度约为100nm。
Ge底电池包括p-Ge层和n-Ge层，Ge底电池的厚度约为180μm，背景掺杂为p型，杂质为Ga，浓度约为1×1018cm-3。n-Ge层杂质为P，厚度约为400nm，杂质呈梯度分布，在上表面浓度最高，靠近与p-Ge层的交界面上浓度最低，平均杂质浓度约为8×1018cm-3。
InGaAs中电池和Ge底电池之间包括p-GaAs/n-GaAs隧道结、n-InGaAs缓冲层和InGaP第一异质层，InGaAs中电池和Ge底电池之间需要生长缓冲层，包括InGaP层和n-InGaAs层。其中InGaP层的厚度约为50nm，In/Ga的组分大体相等，当InGaP层与Ge衬底晶格不匹配时，可以适当调节In/Ga的比例。n-InGaAs缓冲层中的厚度约为500nm，杂质为Si，浓度约为2×1018cm-3。
InGaAs中电池和Ge底电池之间的p-GaAs/n-GaAs隧道结，n-GaAs层位于下方，p-GaAs层位于上方，厚度均为50nm左右，n-GaAs层掺杂浓度约为5×1019cm-3，p-GaAs层掺杂浓度约为3×1020cm-3。
InGaP顶电池和InGaAs中电池之间为p-AlGaAs/n-InGaP隧道结，p-AlGaAs/n-InGaP隧道结中，n-InGaP层位于下方，p-AlGaAs层位于上方，厚度均为50nm左右，n-InGaP层掺杂浓度约为5×1019cm-3，p-AlGaAs层掺杂浓度约为3×1020cm-3。
n-InGaAs缓冲层和InGaAs中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100～1000nm，长度为5～15mm，深度80～100nm，栅间距为200～2000nm。
如图2(a)-(f)所示，本发明给出了具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作方法，包括如下步骤：
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE(金属有机化合物气相外延)的方法在Ge表面淀积P原子，此时Ge衬底加热到580℃～750℃，含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子就会逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge层，见图2(a)、图2(b)。为了形成足够厚的n-Ge层，该过程需要持续一个小时左右的时间；
2)采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
其中，InGaAs缓冲层中In的含量为1％，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08％降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构，见图2(c)；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口，见图2(d)；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF层、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构，见图2(e)；
制备复合微纳结构的工艺流程如下：
8a)SU-8甩胶在500～600rpm转速下25～35s，再2500～3500rpm转速下5～10min；后50～70℃下烘10～20min，再85～100℃下烘干20～30min；UV光固化30～40s；PDMS软印章压印30～40min；
8b)揭下印章，用盐酸溶液(体积比36％-38％HCl:H2O＝1:2)刻蚀1～2min，O2流量20～30sccm，气压120～160torr，功率为180～220W；
8c)盐酸溶液(体积比36％-38％HCl:H2O＝1:2)刻蚀5～10min，Cl2流量40～60sccm，气压180～250torr，功率220～270W；
8d)去Su-8余胶。
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中500～600℃退火8～12min，即完成具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作，见图2(f)。
下面给出具体实施例来进一步说明。
实施例1
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到700℃，形成n-Ge层。
2)在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF层、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；
制备复合微纳结构的工艺流程如下：
8a)SU-8甩胶在500rpm转速下30s，再3000rpm转速下5min；后65℃下烘10min，再95℃下烘干20min；UV光固化30s；PDMS软印章压印30min；
8b)揭下印章，用盐酸溶液(体积比36％HCl:H2O＝1:2)刻蚀1min，O2流量20sccm，气压150torr，功率为200W；
8c)盐酸溶液(体积比36％HCl:H2O＝1:2)刻蚀5min，Cl2流量50sccm，气压200torr，功率250W；
8d)去Su-8余胶。
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中550℃退火10min，即完成具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作。
实施例2
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到750℃，形成n-Ge层。
2)在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF层、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；
制备复合微纳结构的工艺流程如下：
8a)SU-8甩胶在600rpm转速下25s，再2500rpm转速下8min；后70℃下烘15min，再100℃下烘干25min；UV光固化35s；PDMS软印章压印35min；
8b)揭下印章，用盐酸溶液(体积比37％HCl:H2O＝1:2)刻蚀1min，O2流量30sccm，气压120torr，功率为220W；
8c)盐酸溶液(体积比37％HCl:H2O＝1:2)刻蚀10min，Cl2流量60sccm，气压180torr，功率270W；
8d)去Su-8余胶。
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中550℃退火10min，即完成具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作。
实施例3
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580℃，形成n-Ge层。
2)在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF层、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；
制备复合微纳结构的工艺流程如下：
8a)SU-8甩胶在550rpm转速下35s，再3500rpm转速下10min；后50℃下烘20min，再85℃下烘干20min；UV光固化40s；PDMS软印章压印40min；
8b)揭下印章，用盐酸溶液(体积比38％HCl:H2O＝1:2)刻蚀1min，O2流量20sccm，气压160torr，功率为180W；
8c)盐酸溶液(体积比38％HCl:H2O＝1:2)刻蚀10min，Cl2流量40sccm，气压250torr，功率220W；
8d)去Su-8余胶。
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中550℃退火10min，即完成具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作。
图4(a)-(b)给出了反射率曲线，图4(a)为平坦结构的反射率曲线，图4(b)为复合微纳减反结构的反射率曲线。
从曲线图可以看出，相对于平坦结构的反射率，复合微纳减反结构的反射率的降低幅度大于20倍。在350-1500nm波段，复合微纳减反结构的反射率全部低于0.014。在350-650nm波段和1000-1500nm波段，复合微纳减反结构的反射率更低，几乎全部低于0.01。在650-1000nm波段，复合微纳减反结构的反射率相对较高，几乎全部介于0.008和0.014之间。总之，在太阳电池表面制备复合微纳减反结构，可以非常有效地降低其表面的反射率，从而减少光学损失，增加太阳电池对太阳光的利用率。
本发明从太阳电池的光学设计角度考虑，提出纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起(凹陷)结构，该结构能够实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高光电流和转换效率。

Claims (7)

1.一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，其特征在于，包括InGaP/InGaAs/Ge三结电池以及顶部表面的微纳减反结构，所述InGaP/InGaAs/Ge三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，Ge底电池由p-Ge衬底和其上方的n-Ge薄膜共同构成；在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p-GaAs/n-GaAs隧道结；在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAs/n-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出Ni/Cr/Au金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构；
所述复合微纳减反结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上的圆锥共同构成；周期宽度为200～1200nm，长度为宽度的倍；
所述椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱高度为100～500nm；所述圆锥顶角为30°～150°；
复合微纳减反结构的反射率降低幅度大于20倍。
2.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，其特征在于，所述InGaP顶电池包括由上至下依次分布的n-AlInP窗口、n-InGaP发射极、p-InGaP基极和p-AlInP BSF层。
3.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，其特征在于，所述InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、p-InGaAs基极和p-InGaP BSF层。
4.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，其特征在于，所述n-Ge薄膜带隙宽度为0.65eV；Ge底电池的pn结是在p型Ge衬底上生长的第一层外延层的过程时，V族原子扩散到Ge衬底中自动形成的。
5.根据权利要求4所述的一种具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池，其特征在于，所述n-InGaAs缓冲层和InGaAs中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100～1000nm，长度为5～15mm，深度80～100nm，栅间距为200～2000nm。
6.一种权利要求1-5任一项所述的具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选择p型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE金属有机化合物气相外延的方法在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580℃～750℃，将含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge薄膜，时间持续1h小时；
2)采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；
3)采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；
4)采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；
5)采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAs/n-GaAs隧道结、p-InGaP BSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；
6)采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；
7)采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAs/n-InGaP隧道结、p-AlInP BSF、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；
8)采用纳米软压印法，在GaAs层表面制备复合微纳减反结构；
9)采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中500～600℃退火8～12min，即完成具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作；
制备条栅结构和复合微纳减反结构的工艺流程如下：
1)SU-8甩胶在500～600rpm转速下25～35s，再2500～3500rpm转速下5～10min；后50～70℃下烘10～20min，再85～100℃下烘干20～30min；UV光固化30～40s；PDMS软印章压印30～40min；
2)揭下印章，用体积比为36-38％HCl:H2O＝1:2盐酸溶液刻蚀1min；
3)用上述步骤2)的盐酸溶液刻蚀5～10min；
4)去Su-8余胶，即完成条栅结构和复合微纳减反结构的制作。
7.根据权利要求6所述的具有微纳减反结构的InGaP/InGaAs/Ge三结太阳电池的制作方法，其特征在于，所述InGaAs缓冲层中In的含量为1％，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08％降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。
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