CN109103293B - 太阳能电池堆叠 - Google Patents

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Abstract

太阳能电池堆叠，其主要具有III‑V族半导体层，太阳能电池堆叠具有第一部分电池、第二部分电池和中间层序列，第一部分电池具有第一带隙和第一晶格常数，第二部分电池具有第二带隙和第二晶格常数，中间层序列布置在两个部分电池之间，中间层序列具有第一势垒层、隧道二极管和第二势垒层，这些层以所提及的顺序布置。隧道二极管具有退化的n+层和退化的p+层，n+层具有第三晶格常数，p+层具有第四晶格常数，第四晶格常数小于第三晶格常数，第一带隙小于第二带隙，p+层具有与n+层不同的材料成分。p+层包含至少5％的铟且包含碳作为掺杂剂，隧道二极管的这些层和中间层序列的其他层彼此不应力补偿。

Description

太阳能电池堆叠
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池堆叠。
背景技术
由W.Guter等人的《Investigation and development of III-V-triple-junction concentrator solar cells》，第22届欧洲光伏太阳能会议，2007年9月3-7日，意大利米兰，第122-125页已知这种太阳能电池堆叠。
由A.Bett等人的《Highest efficiency multi-junction solar cell forterrestrial and space applications》，第24届欧洲光伏太阳能会议和展览，2009年9月21-25日，德国，汉堡，会议1AP.1.1，第1-6页已知一种具有应力补偿的隧道二极管的多结太阳能电池。
由EP 2 251 912 A1已知一种堆叠状的单片的多结太阳能电池，其具有太阳能电池之间的改善的电流传导。在此，在两个彼此相继的太阳能电池之间布置有具有彼此张紧(verspannt)的退化层的隧道二极管。拉伸地张紧的退化层以压缩地张紧的退化层补偿。退化层要么实施为掺杂碳的退化的p+层，要么实施为掺杂碲或硅的退化的n+层。通过补偿张紧，没有张紧作用于包围隧道二极管的层，换句话说，张紧的总和是零。
在另一实施方式中，为了应力补偿，不仅隧道二极管的退化层、而且直接包围隧道二极管的层优选地包括势垒层。退化的n+层一直不张紧并且具有直接贴靠的势垒层的晶格常数，而退化的p+层当前一直要么拉伸地张紧要么压缩地张紧。相应地，贴靠在退化的(entartet)p+层处的势垒层拉伸地或压缩地张紧。通过又补偿张紧，没有张紧作用于包围势垒层的层，换句话说，张紧的总和是零。
对于具有变质的缓冲区的新型太阳能电池的隧道二极管材料的典型措施是使隧道二极管层与衬底晶格常数晶格匹配或与变质的结构中的新的虚拟的衬底晶格常数晶格匹配。同时，隧道二极管层应该具有对于电流承载能力足够高的掺杂和对于处于其下的部分电池足够高的透明度。
在具有明显大于5％的铟含量的变质的太阳能电池概念中的应力补偿的隧道二极管的情况下，导致在彼此补偿的退化的p+层与n+层之间(例如EP 2 251 192 A1中的应力补偿的隧道二极管层)的大的晶格常数差别，使得拉伸地张紧的隧道二极管层塑性地松弛并且断裂。由此产生的线错位或甚至裂缝可能到达直至与p-n结邻接的部分电池中，并且在那里作用为对于所生成的载流子的非辐射复合的中心，使得多结太阳能电池的效率明显降低。
如由W.Guter等人的《Investigation and development of III-V-triple-junction concentrator solar cells》，第22届欧洲光伏太阳能会议，2007年9月3-7日，意大利米兰，第122-125页已知的那样，虽然由AlInGaAs构成的退化的p+层以变质的多结太阳能电池结构中的高的In含量导致改善与虚拟的衬底的晶格常数匹配。然而该材料与AlGaAs相比较难以进行p掺杂。此外，在以四溴化碳(CBr4)进行非本征的掺杂的情况下，在例如具有TMIn的MOVPE反应器中出现预反应，这导致被抑制的铟渗入并且因此导致差的晶格匹配。
结果，退化的p+层塑性地松弛并且产生线错位或裂缝，并且降低变质的多结太阳能电池的效率。
一种替代的p掺杂的隧道二极管材料是(Al)GaAsSb。该材料系统可以通过As/Sb比例匹配于不同的晶格常数并且同时变得高p掺杂(例如本征的碳掺杂或CBr4掺杂)。(Al)GaAsSb用于制造晶格匹配的隧道二极管结构。当然，与砷化物和磷化物相比较，对于该材料体系通常需要MOVPE(金属有机气相外延)反应器的特殊配置和特殊的原材料。
发明内容
在这些背景下，本发明的任务在于，提出一种设备，该设备扩展现有技术并且通过p+层的更好的晶格匹配尤其提高变质的太阳能电池的效率并且同时尽可能少地降低隧道二极管的电流承载能力。
该任务通过具有权利要求1的特征的太阳能电池堆叠解决。本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的主题，提供一种具有多个III-V族半导体层的太阳能电池堆叠，其中，太阳能电池堆叠具有第一部分电池(其具有第一带隙和第一晶格常数)和第二部分电池(其具有第二带隙和第二晶格常数)。
在两个太阳能电池之间布置有中间层序列。中间层序列具有第一势垒层、第一隧道二极管和第二势垒层，其中，这些层以所提及的顺序布置。
隧道二极管具有具有第三晶格常数的退化的n+层和具有第四晶格常数的退化的p+层，其中，第四晶格常数小于第三晶格常数，并且第一带隙小于第二带隙，并且p+层具有与n+层不同的具有铟的材料成分。n+层布置在第一势垒层与p+层之间。p+层布置在n+层与第二势垒层之间。
在第一替代方案中，第一部分电池和第二部分电池彼此晶格匹配，并且p+层具有具有至少0.5％的晶格失配的更小的晶格常数，。
在第二替代方案中，在第一部分电池与第二部分电池之间构造有变质(metamorph)的缓冲区，其中，隧道二极管的退化的p+层既不与第一部分电池晶格匹配，也不与第二部分电池晶格匹配。优选地，第四晶格常数处于第一晶格常数与第二晶格常数之间。
隧道二极管的退化的n+层的第三晶格常数与第一部分电池晶格匹配或与第二部分电池晶格匹配。
对于两个替代方案适用如下：退化的p+层具有与退化的n+层不同的材料组成。
退化的p+层包含至少5％的铟并且包含碳作为掺杂剂。
隧道二极管的这些层和中间层序列的其他层彼此不应力补偿。
需要说明的是，“晶格匹配”的概念理解为两个彼此相继的层的晶格常数中的差别小于0.1％。
概念“不应力补偿”理解如下：通过退化的p+层的晶格失配产生张紧并且所述张紧不通过退化的n+层补偿或不借助势垒层补偿。
换句话说，第三晶格常数或两个势垒层的晶格常数要么等于第一晶格常数，要么等于第二晶格常数。
可以理解：概念“主要具有III-V族半导体层”表示如下的多结太阳能电池：所述多结太阳能电池的层中，超过50％、优选超过80％由III-V族材料构成。
这种部分电池尤其通常也包括Ge部分电池，其中，太阳能电池堆叠的其他的部分电池由III-V族材料或化合物构成。
此外，可以理解：“部分电池”的概念与“部分太阳能电池”的概念同义地使用。换句话说，太阳能电池堆叠由多个部分太阳能电池构成，所述多个部分太阳能电池借助隧道二极管彼此串联连接。
需要说明的是：“材料成分”的概念(例如InGaAs材料成分)表示由所列举的元素构成的化合物，其中，除了所列举的元素之外也可以包括其他元素。
“层由给定的材料成分构成”可以理解如下：除了所列举的材料成分之外，掺杂剂(例如锌或碳)尤其包括在内，而不必明确地提及掺杂剂。
需要说明的是：“退化层”的概念当前理解为高掺杂的隧道二极管层。“退化”的概念涉及如下：n+层的费米能级处于导带中并且p+层的费米能级处于价带中，也就是说，半导体层具有金属性的导电能力。
此外，需要说明的是：直接包围隧道二极管的层、尤其势垒层不张紧。在中间层序列方面，隧道层二极管的退化的p+层仅仅相对于势垒层或相对于部分电池的晶格常数中的至少一个晶格常数晶格失配并且由此具有拉伸张紧。换句话说，势垒层具有相邻的部分电池的晶格常数。
令人惊讶地已经显示：与现有技术相反，对于变质的多结太阳能电池的张紧的隧道二极管的退化的p+层的材料如此制造，使得一方面通过渗入铟并且同时渗入本征的碳掺杂来降低退化的p+层的晶格失配，并且另一方面隧道二极管的透明度和导电能力没有显著降低。
因此，尤其可以实现由足够高的晶格匹配和足够高的p掺杂和p+层的足够高的透明度构成的折衷方案。由此，借助错位或裂缝的产生避免p+层的塑性松弛并且提高邻接的部分电池的材料质量。此外，提高变质的多结太阳能电池的效率。
另一优点是：借助两个替代方案可以降低张紧并且由此可以降低晶片的弯曲。通过n+层与部分电池中的一个晶格匹配或与两个部分电池晶格匹配，也就是说，n+层具有与一个部分电池或两个部分电池相等或几乎相等的晶格常数，从隧道二极管的p+层开始并且由此从中间层序列开始一直总和是拉伸张紧。也就是说，隧道二极管的p+层拉伸张紧，其中，在周围的层与部分电池中的一个晶格匹配或与两个部分电池晶格匹配并且因此不张紧。
当前，张紧不在中间层序列中补偿，而是优选至少部分地通过太阳能电池堆叠的其他层补偿。优点是：在外延工艺期间不仅在制造中间层序列之前而且在制造中间层序列之后加入的压缩张紧借助p+层的张紧至少部分地补偿。
尤其第二替代方案的另一优点是：恰好在第一部分电池与第二部分电池之间加入变质的缓冲区的情况下并且在大多由加入缓冲区引起的晶片的剩余张紧的情况下，借助隧道二极管(该隧道二极管的晶格常数既不与第一部分电池晶格匹配，也不与第二部分电池晶格匹配)的退化的p+层可以执行至少部分的补偿。
在一种实施方式中，隧道二极管的退化的p+层具有相对于隧道二极管的退化的n+层的0.5％至2.0％之间的晶格失配。
在另一扩展方案中，隧道二极管的退化的p+层由AlInGaAs的材料成分构成，其中，材料中的碳浓度大于1E19cm-3。在另一扩展方案中，隧道二极管的退化的p+导电的AlInGaAs层的铟含量处于5％至20％之间，其中，退化的p+导电层的铝含量处于10％至80％之间。
优选地，隧道二极管的退化的p+导电层的晶格常数处于
Figure BDA0001702652480000051
至
Figure BDA0001702652480000052
之间。优选地，晶格常数也通过铟含量受到影响。在另一实施方式中，隧道二极管的退化的p+层不包含锑或包含直至最大5％的锑。
在一种实施方式中，隧道二极管的退化的n+导电层由由InGaP或AlInGaP或AlInP构成的化合物构成并且掺杂碲、硅、硒或锗，其中，晶格常数处于
Figure BDA0001702652480000053
至
Figure BDA0001702652480000054
之间。优选地，隧道二极管的退化的n+导电层的铟含量处于63％至80％之间。铝含量是最大37％。在一种实施方式中，对于InAlP铟含量处于最大63％并且铝含量处于最大37％。在另一实施方式中，对于InAlP铟含量处于最大70％并且铝含量处于最大30％。
可以理解：所说明的铟含量和铝含量的百分数涉及III族原子的总含量。
也就是说，在化合物AlyInxGa1-x-yAs的情况下，铟含量是数值X并且铝含量是数值Y，并且由此例如对于15％的铟含量得出0.15的X数值并且对于最大85％的铝含量得出最大0.85的Y数值。
在另一实施方式中，太阳能电池堆叠具有Ge衬底或GaAs衬底。
优选地，Ge衬底在上侧处(也就是说，与光入射的方向相反)具有n掺杂的层。在此，Ge部分电池构造为最下面的部分电池。
在另一扩展方案中，太阳能电池堆叠包括恰好三个部分电池，其中，在第二部分电池与第三部分电池之间构造有另一隧道二极管。可以理解：两个隧道二极管的张紧不补偿。替代地，两个隧道二极管中的仅一个张紧。优选地，隧道二极管在第二部分电池与第三部分电池之间不张紧。
在一种实施方式中，张紧的隧道二极管在堆叠状正立地变质的四结的多结太阳能电池中出现一次至两次。可以理解：张紧的隧道二极管分别布置在两个直接彼此相继的部分电池之间。优选地，四个部分电池中的三个布置在变质的缓冲区上方。优选地，在最下面的部分电池与变质的缓冲区之间构造有不张紧的隧道二极管。
在一种扩展方案中，张紧的隧道二极管在堆叠状正立地变质的四结的多结太阳能电池中出现一次至三次。张紧的隧道二极管中的一个处于变质的缓冲区与处于变质的缓冲区上方的部分电池之间。四个部分电池中的三个布置在变质的缓冲区上方，其中，张紧的隧道二极管分别布置在相邻的部分电池之间。各个张紧的隧道二极管当然可以通过晶格匹配的隧道二极管或其他的隧道二极管替代。
在另一实施方式中，张紧的隧道二极管在堆叠状正立地变质的五结的多结太阳能电池中出现一次至三次并且分别处于两个部分电池之间，其中，五个部分电池中的四个布置在变质的缓冲区上方。优选地，在最下面的部分电池与变质的缓冲区之间构造有不张紧的隧道二极管。各个张紧的隧道二极管当然可以通过晶格匹配的隧道二极管或其他的隧道二极管替代。
在一种扩展方案中，张紧的隧道二极管在堆叠状正立地变质的五结的多结太阳能电池中出现一次至四次，其中，五个部分电池中的四个布置在变质的缓冲区上方。张紧的隧道二极管构造在变质的缓冲区与连接的部分电池之间并且分别布置在变质的缓冲区上方的两个相邻的部分电池之间。各个张紧的隧道二极管当然可以通过晶格匹配的隧道二极管或其他的隧道二极管替代。
在一种实施方式中，第二实施方式中的变质的缓冲区的层由InGaAs和/或AlInGaAs和/或InGaP的材料成分构成，其中，变质的缓冲区具有至少三个层的序列，并且晶格常数在该序列的情况下在朝向第二部分电池的方向上逐层地增大，其中，缓冲区的层的晶格常数大于第一部分电池的晶格常数，其中，变质的缓冲区的层具有第三晶格常数并且第三晶格常数大于第二部分电池的晶格常数。优选地，变质的缓冲区具有至少五层或恰好五层的序列。在一种扩展方案中，在变质的缓冲区的情况下，所述层中的一个具有压缩张紧。
在一种扩展方案中，隧道二极管的退化的p+层既不由以隧道二极管为基准下一个层应力补偿，也不由以隧道二极管为基准前一个层应力补偿。可以理解，以“下一个层”的概念因此表示如下的层：所述层在外延工艺期间在p+层后才沉积。在一种实施方式中，太阳能电池堆叠单片地构造。
需要说明的是：不仅在正立地生长的多结太阳能电池的情况下，而且在倒立地生长的多结太阳能电池的情况下，都可以有利地使用产生拉伸张紧的新型的隧道二极管。
附图说明
以下参照附图进一步阐述本发明。在此，同类的部分以同样的标记来记下。所示出的实施方式是强烈示意性的，也就是说，间距以及横向和纵向的延伸不是按比例的，并且只要未另外说明，互相也不具有能推导的几何关系。附图示出：
图1：示出一种太阳能电池堆叠，其具有两个部分电池和一个根据本发明的隧道二极管；
图2：示出具有铟含量与碳含量之间的定性的关联以及对于隧道二极管的退化的p+层的透明度和松弛概率的图；
图3：示出一种太阳能电池堆叠，其具有两个部分电池、一个根据本发明的隧道二极管和一个变质的缓冲区；
图4：示出一种太阳能电池堆叠，其具有三个部分电池和两个根据本发明的隧道二极管；
图5：示出一种太阳能电池堆叠，其具有四个部分电池、两个根据本发明的隧道二极管和一个根据现有技术的隧道二极管；
图6：示出一种太阳能电池堆叠，其具有四个部分电池、两个根据本发明的隧道二极管、一个根据现有技术的隧道二极管和一个变质的缓冲区；
图7：示出一种太阳能电池堆叠，其具有五个部分电池、三个根据本发明的隧道二极管、一个根据现有技术的隧道二极管和一个变质的缓冲区。
具体实施方式
图1示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有第一部分电池SC1和第二部分电池SC2并且具有根据本发明的隧道二极管TD1。太阳能电池堆叠ST主要具有III-V族半导体层。在此，发生穿过第二太阳能电池SC2的光入射L。
在所描绘的太阳能电池堆叠ST下方以箭头直观表示晶格常数的大小a。换句话说，各个层的所示出的横向扩展(即在箭头的方向上的扩展)相应于晶格常数的大小。
第一部分电池SC1具有具有第一晶格常数的第一带隙。第二部分电池SC2具有具有第二晶格常数的第二带隙。优选地，第二部分电池SC2具有与第一部分电池SC1相等大小的带隙或具有比第一部分电池SC1更大的带隙。
在两个部分电池SC1与SC2之间布置有中间层序列ZF。中间层序列ZF具有第一势垒层B1、隧道二极管TD1和第二势垒层B2，该隧道二极管具有具有第三晶格常数的退化的n+层和具有第四晶格常数的退化的p+层，其中，所述层以所提及的顺序布置。
第四晶格常数小于第三晶格常数。第一能量间隙也小于第二能量间隙。退化的p+层具有与退化的n+层不同的材料成分。p+层也具有具有与n+层至少0.5％的晶格失配的更小的晶格常数。
隧道二极管TD1的层和中间层序列ZF的其他层(也就是说，两个势垒层B1和B2)彼此不应力补偿。
当前，退化的p+层除了铟也包含碳作为掺杂剂。
在当前实施方式中(该实施方式表示为第一替代方案)适用如下：第一部分电池SC1和第二部分电池SC2彼此晶格匹配，也就是说，两个晶格常数是相等的。退化的n+层也与两个部分电池SC1和SC2晶格匹配。
结果，太阳能电池堆叠ST具有借助退化的p+层引起的拉伸张紧。
在图2的图中示出铟含量和碳含量之间的定性的关联和对于隧道二极管的退化的p+层的松弛概率。
在图中，横坐标定性地表示铟含量，而纵坐标反映定性的碳含量C和裂缝概率WC。
在此，实线表示与铟含量有关的有效的碳含量C。与铟含量有关的裂缝概率WC通过虚线表示。
p+层的与铟含量有关的透明度TV定性地通过虚线表示。
对于在隧道二极管的p+层中接近0％的铟含量的情况，p+层具有高的碳掺杂。同时，该材料距离与邻接的部分电池中的至少一个的晶格匹配LM非常远，使得裂缝概率WC同样非常高。反之，在铟含量接近0％的情况下，p+层的透明度TV是高的。
在相反的情况下，具有高的铟含量的p+层与邻接的部分电池中的至少一个晶格匹配LM。在此，碳掺杂和裂缝概率相应地是最小化的，使得隧道二极管虽然稍微地干扰晶体，但是不再有足够的电流承载能力。
同时，在晶格匹配的情况下，p+层的透明度TV是低的，使得入射光不利地强烈地在该层中被吸收。
根据本发明的隧道二极管的退化的p+层由在点NF处的铟含量如此进行选择，使得不仅在材料中渗入足够高的碳掺杂，而且存在低的裂缝形成概率，并且同时保证足够高的透明度。
在此重要的是：裂缝形成概率的相关性以及碳掺杂的相关性和透明度的相关性定性地不同程度地取决于铟含量。
根据第二替代方案，在图3的附图中示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有两个部分电池SC1和SC2、一个根据本发明的隧道二极管TD1和一个变质的缓冲区MP。以下仅阐述与图1的图的区别。
第一部分电池SC1具有比第二部分电池SC2更小的晶格常数。
在第一部分电池SC1与第二部分电池SC2之间构造有变质的缓冲区MP。当前，变质的缓冲区包括直接布置在第一部分电池SC1上方的第一层S1、第二层S2、第三层S3、第四层S4和第五层S5，其中，层S1-S5以所提及的顺序布置。
第一层S1与第一部分电池SC1晶格匹配。第五层S5与第二部分电池SC2晶格匹配。第二层S2具有比第一层S1更大的晶格常数。第三层S3具有比第二层S2更大的晶格常数。第四层S4具有比第三层S3更大的晶格常数，而第五层S5的晶格常数比第四层S4的晶格常数更大。
需要说明的是：变质的缓冲区MP也可以以多于五层或少于五层构造。
隧道二极管TD1布置在变质的缓冲区MP与第二部分电池SC2之间。
隧道二极管TD1的退化的n+层与第二部分电池SC2晶格匹配。隧道二极管TD1的退化的p+层既不与第一部分电池SC1晶格匹配，也不与第二部分电池SC2晶格匹配。
在图4的图中示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有三个部分电池SC1-SC3和两个根据本发明的隧道二极管TD1。以下仅阐述与图1的图的区别。
太阳能电池堆叠ST的所有三个部分电池SC1-SC3彼此晶格匹配。
在第二太阳能电池SC2上方布置有另一中间层序列，该中间层序列具有另一第一势垒层B1、另一隧道二极管TD1和另一第二势垒层B2。
在所述另一中间层序列上方布置有第三部分电池SC3。发生穿过第三太阳能电池SC3的光入射L。
通过嵌入两个张紧的隧道二极管TD1，也增加借助两个p+层引起的拉伸张紧。
在图5的图中示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有四个部分电池SC1-SC4、两个根据本发明的隧道二极管TD1和一个不张紧的隧道二极管TDLM。以下仅阐述与图4的图的区别。
在另一中间层序列上方布置有第四部分电池SC4。发生穿过第四部分电池SC4的光入射L。太阳能电池堆叠ST的所有四个部分电池SC1-SC4彼此晶格匹配。
在第二部分电池SC2与第三部分电池SC3之间布置有不张紧的隧道二极管TDLM。隧道二极管TDLM的两个退化层与部分电池SC1-SC4晶格匹配。
通过如在图4中示出的实施方式中的那样加入两个张紧的隧道二极管TD1，也增加借助两个p+层引起的拉伸张紧。
为了直观表示晶格匹配，在太阳能电池堆叠ST的右边也示出晶格常数的大小的变化过程。示出，在两个张紧的隧道二极管TD1的情况下分别得出一个拉伸张紧，使得太阳能电池堆叠总体上至少以一阶近似具有来自两个张紧的隧道二极管TD1的拉伸张紧的总和。
在图6的图中示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有四个部分电池SC1-SC4、两个根据本发明的隧道二极管TD1、一个变质的缓冲区MP和一个不张紧的隧道二极管TDLM。以下仅阐述与图3和图5的图的区别。
在变质的缓冲区MP上方，太阳能电池堆叠ST的三个部分电池SC2-SC4彼此晶格匹配。
根据现有技术的隧道二极管TDLM布置在第一部分电池SC1与变质的缓冲区MP1之间。
在第二部分电池SC2与第三部分电池SC3之间布置有第一张紧的隧道二极管TD1，并且在第三部分电池SC3与第四部分电池SC4之间布置有另一第二张紧的隧道二极管TD1。
在堆叠的右边的晶格常数a的变化过程的示图中明确示出：借助TD1的两个拉伸张紧的隧道二极管层，压缩张紧(该压缩张紧通过变质的缓冲区MP的第四层S4的大的晶格常数引起)可以以简单的方式在没有附加层的情况下至少部分地或完全地补偿。
在图7的图中示出一种太阳能电池堆叠ST，其具有五个部分电池SC1-SC5、三个根据本发明的隧道二极管TD1、一个变质的缓冲区MP和一个不张紧的隧道二极管TDLM。以下仅阐述与图6的图的区别。
在第四部分电池SC4上方构造有另一晶格匹配的第五部分电池SC5。换句话说，第二部分电池SC2直至包括太阳能电池堆叠ST的第五部分电池SC5在内彼此晶格匹配。
在第四部分电池SC4与第五部分电池SC5之间布置有另一第三张紧的隧道二极管TD1。
在堆叠的右边的晶格常数a的变化过程的示图中明确示出：借助TD1的三个拉伸张紧的隧道二极管层，压缩张紧(该压缩张紧通过变质的缓冲区MP的第四层S4的大的晶格常数实现)可以以简单的方式在没有附加层的情况下至少部分地或完全地补偿。
在太阳能电池堆叠ST的下侧处构造有整面的第一金属接通连接层M1。在太阳能电池堆叠ST的上侧上(也就是说，在所述侧处，光L首先照射到太阳能电池堆叠ST上)借助掩模工艺施加抗反射层AR。
为了形成指状的印制导线结构，抗反射层中断。印制导线结构包括布置在第五部分电池SC5的上侧上的能够导电的结束层CP和构造在连接层上方的第二金属接通连接层M2。
可以理解：为了提高在上述的实施方式的情况下的辐射稳定性，在部分电池下方布置布拉格镜是有利的。借助加入布拉格镜，相应的部分电池的层厚度相对于没有布拉格镜的部分电池可以减少至少30％。

Claims (17)

1.一种太阳能电池堆叠(ST)，其主要具有III-V族半导体层，所述太阳能电池堆叠具有：
第一部分电池(SC1)，其具有第一带隙和第一晶格常数，以及
第二部分电池(SC2)，其具有第二带隙和第二晶格常数，以及
中间层序列，其布置在两个部分电池(SC1，SC2)之间，其中，所述中间层序列具有第一势垒层(B1)和隧道二极管(TD1)和第二势垒层(B2)，其中，所述隧道二极管(TD1)具有退化的n+层和退化的p+层，所述n+层具有第三晶格常数，所述p+层具有第四晶格常数，并且这些层以所提及的顺序布置，
所述第四晶格常数小于所述第三晶格常数，并且所述第一带隙小于所述第二带隙，并且所述p+层具有与所述n+层不同的材料成分，并且
在第一替代方案中，所述第一部分电池(SC1)和所述第二部分电池(SC2)彼此晶格匹配，并且
所述退化的p+层具有至少0.5％的晶格失配，并且所述p+层的晶格常数具有比所述第一晶格常数和所述第二晶格常数更小的晶格常数，并且所述退化的n+层的第三晶格常数与所述第一晶格常数晶格匹配或与所述第二晶格常数晶格匹配，
在第二替代方案中，在所述第一部分电池(SC1)与所述第二部分电池(SC2)之间构造有变质的缓冲区(MP)，其中，所述隧道二极管(TD1)的p+层既不与所述第一部分电池(SC1)晶格匹配，也不与所述第二部分电池(SC2)晶格匹配，并且所述第四晶格常数处于所述第一晶格常数与所述第二晶格常数之间，并且所述退化的n+层与所述第一部分电池(SC1)晶格匹配或与所述第二部分电池(SC2)晶格匹配，
其特征在于，在所述第一替代方案和所述第二替代方案中，所述p+层包含至少5％的铟并且包含碳作为掺杂剂，并且
所述隧道二极管(TD1)的这些层和所述中间层序列的其他层(B1，B2)彼此不应力补偿。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层具有相对于所述隧道二极管(TD1)的退化的n+层的0.5％至2.0％之间的晶格失配。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层包括AlInGaAs材料成分或由AlInGaAs的材料成分构成，其中，所述材料中的碳浓度大于1E19cm-3。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，由AlInGaAs构成的、所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层的铟含量处于5％至20％之间并且所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层的铝含量处于10％至80％之间。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层的晶格常数处于
Figure FDA0003297651540000021
至
Figure FDA0003297651540000022
之间。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的p+层不包含锑或包含直至最大5％的锑。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的n+层由由InGaP、AlInGaP或AlInP构成的化合物构成并且掺杂碲、硅、硒或锗，并且所述晶格常数处于
Figure FDA0003297651540000023
至
Figure FDA0003297651540000024
之间。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的退化的n+层的铟含量处于63％至80％之间并且所述铝含量是至多37％。
9.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述太阳能电池堆叠(ST)具有Ge衬底或GaAs衬底。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述Ge衬底具有n+层并且Ge部分电池构造为最下面的部分电池(SC1)。
11.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)在堆叠状正立地变质的四结的多结太阳能电池中出现一次至两次，并且所述隧道二极管分别处于两个部分电池之间，其中，四个部分电池中的三个布置在所述变质的缓冲区上方。
12.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)在堆叠状单片正立地变质的四结的多结太阳能电池中出现一次至三次，并且其中一次处于所述变质的缓冲区(MP)与处于所述变质的缓冲区上方的部分电池之间，并且一次至两次处于两个相邻的部分电池之间，其中，四个部分电池中的三个布置在所述变质的缓冲区(MP)上方。
13.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)在堆叠状正立地变质的五结的多结太阳能电池中出现一次至三次，并且所述隧道二极管分别处于两个部分电池之间，其中，五个部分电池中的四个布置在所述变质的缓冲区(MP)上方。
14.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)在堆叠状正立地变质的五结的多结太阳能电池中出现一次至四次，并且其中一次处于所述变质的缓冲区(MP)与处于所述缓冲区上方的部分电池之间，并且一次至三次处于两个相邻的部分电池之间，其中，五个部分电池中的四个布置在所述变质的缓冲区(MP)上方。
15.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述变质的缓冲区的这些层在所述第二替代方案中由InGaAs和/或AlInGaAs和/或InGaP的材料成分构成，并且所述变质的缓冲区具有至少三个层的序列，并且所述晶格常数在所述序列的情况下在朝向所述第二部分电池的方向上逐层地增大，其中，所述缓冲区的这些层的晶格常数大于所述第一部分电池(SC1)的晶格常数，其中，所述变质的缓冲区(MP)的层具有第三晶格常数，并且所述第三晶格常数大于所述第二部分电池(SC2)的晶格常数。
16.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述隧道二极管(TD1)的p+层不通过所述太阳能电池堆叠(ST)中的下一个层应力补偿。
17.根据权利要求1或2所述的太阳能电池堆叠(ST)，其特征在于，所述太阳能电池堆叠(ST)单片地构造。
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