CN109860325A - 一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法，所述砷化物多结太阳能电池，包括至少三结子电池，其中至少一结子电池的基区为砷化物基区，所述砷化物基区采用掺杂渐变方式形成，并且在掺杂浓度低的区域，交替生长掺杂层和非掺杂层，降低了基区靠近PN结区域的平均载流子浓度，耗尽区宽度与平均载流子浓度反比例关系，因此此技术方案可以增加耗尽区厚度，改善载流子的收集效果，从而可以提高电池性能，同时这种方式的基区，因为采用掺杂层和非掺杂层交替生长的方式增加了少数载流子的迁移率，进而增加了少数载流子的扩散长度，最终可以提高载流子的寿命，提高电池的抗辐照性能。

Description

一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法。

背景技术

太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种清洁新能源结构。砷化镓三结太阳能电池凭借其较高的转换效率(约为Si太阳能电池的2倍)、优良的抗辐射性能、稳定的温度特性以及易于规模化生产等优势，已全面取代Si太阳能电池成为空间飞行器的主电源。其中以GaInP/InGaAs/Ge为代表的砷化镓三结太阳能电池在空间光谱(AM0)下转换效率已超过30％，在地面高倍聚光条件(AM1.5D，500X)下转换效率已超过40％，成为了太阳能电池转换效率的领跑者。

空间应用环境存在高能带电粒子辐射，这些带电粒子进入太阳能电池使晶格原子发生位移，形成大量的空位、填隙原子和复合体等晶格缺陷。这些缺陷可成为载流子的复合中心，导致光生载流子寿命缩短，降低太阳能电池的光电转换效率，直接影响航天器的在轨工作寿命和可靠性。

在空间环境中，GaInP/InGaAs/Ge三结电池经过粒子辐照后，特别是InGaAs中电池会由于辐照损伤导致电流密度下降而影响性能。在中电池加入DBR反射层，可以将更多的太阳光反射到中电池中，获得相对较高的电流密度；另外可以减薄中电池基区厚度，减少少子复合，从而提高电池的抗辐照性能。

但是如何进一步提高现有砷化物太阳能电池的电池性能和抗辐照性能，还是需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法，以进一步提高现有砷化物太阳能电池的电池性能和抗辐照性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种砷化物多结太阳能电池，至少包括：

三结子电池，以及位于相邻两结子电池之间的隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区与发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

优选地，所述低掺杂区的厚度范围为：100nm-1000nm，包括端点值；

所述低掺杂区的掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。

优选地，所述掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值；所述非掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值。

优选地，所述掺杂层的掺杂源为Zn、Mg或C。

优选地，所述砷化物多结太阳能电池为正向三结太阳能电池，包括：Ge底电池、InGaAs中电池和顶电池，所述顶电池为AlGaInP顶电池或GaInP顶电池；

所述砷化物基区为InGaAs中电池的基区。

优选地，所述砷化物多结太阳能电池为倒置三结太阳能电池，包括：

外延腐蚀截止层、位于所述外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；

以及位于所述欧姆接触层上，且沿背离所述外延腐蚀截止层方向依次设置的GaInP底电池、GaAs中电池和带隙为1.0eV的InGaAs顶电池；

所述砷化物基区包括：GaAs中电池的基区和/或带隙为1.0eV的InGaAs顶电池的基区。

优选地，所述砷化物多结太阳能电池为正向四结太阳能电池，包括：依次设置的第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；

其中，所述第一子电池为Ge子电池；

所述第二子电池为InGaAs子电池；

所述第三子电池为AlInGaAs子电池；

所述第四子电池为AlGaInP子电池或GaInP子电池；

所述砷化物基区包括第二子电池的基区和/或第三子电池的基区。

优选地，所述砷化物多结太阳能电池为倒置四结太阳能电池，包括：

外延腐蚀截止层、位于所述外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；

以及位于所述欧姆接触层上，且沿背离所述外延腐蚀截止层方向依次设置的第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；

其中，所述第一子电池为GaInP子电池；

所述第二子电池为GaAs子电池；

所述第三子电池为带隙为1.0eV的InGaAs子电池；

所述第四子电池为带隙为0.7eV的InGaAs子电池；

所述砷化物基区包括：第二子电池的基区、第三子电池的基区和第四子电池的基区中的至少一个。

本发明还提供一种砷化物多结太阳能电池制作方法，用于制作形成上面任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，所述砷化物多结太阳能电池制作方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成至少三结子电池，相邻两结子电池之间形成有隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区和发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

优选地，所述砷化物基区的制作方法包括：

通入掺杂源，形成所述掺杂层；

断开所述掺杂源，形成所述非掺杂层；

交替多次，形成多个交替层叠的掺杂层和非掺杂层。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的砷化物多结太阳能电池，包括至少三结子电池，其中至少一结子电池的基区为砷化物基区，所述砷化物基区采用掺杂渐变方式形成，并且在掺杂浓度低的区域，交替生长掺杂层和非掺杂层，降低了基区靠近PN结区域的平均载流子浓度，耗尽区宽度与平均载流子浓度反比例关系，因此此技术方案可以增加耗尽区厚度，改善载流子的收集效果，从而可以提高电池性能，同时这种方式的基区，因为采用掺杂层和非掺杂层交替生长的方式增加了少数载流子的迁移率，进而增加了少数载流子的扩散长度，最终可以提高载流子的寿命，提高电池的抗辐照性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种砷化物多结太阳能电池结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种正向三结太阳能电池结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种正向四结太阳能电池结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种倒置三结太阳能电池结构示意图，

图5为本发明实施例提供的一种倒置四结太阳能电池结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中的砷化物太阳能电池的电池性能和抗辐照性能还有待提高。

发明人发现，现有技术中为了提高砷化物太阳能电池的电池性能和抗辐照性能，还可以采用将砷化物子电池的基区采用掺杂渐变的方式，使得基区由于存在掺杂浓度差形成漂移电场，由此可将少数载流子加速，增加其收集效率，提高电池性能和抗辐照性性能。

但是太阳能电池在耗尽区之外产生的电子空穴对不受电场作用，复合的可能性高，减少了对光生电流的贡献。基区虽然采取了渐变掺杂，但是耗尽区的厚度并没有增加，导致光生电子空穴对无法收集到PN结区产生贡献。

基于此，本发明提供一种砷化物多结太阳能电池，至少包括：

三结子电池，以及位于相邻两结子电池之间的隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区与发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

本发明提供的砷化物多结太阳能电池，包括至少三结子电池，其中至少一结子电池的基区为砷化物基区，所述砷化物基区采用掺杂渐变方式形成，并且在掺杂浓度低的区域，交替生长掺杂层和非掺杂层，降低了基区靠近PN结区域的平均载流子浓度，耗尽区宽度与平均载流子浓度反比例关系，因此此技术方案可以增加耗尽区厚度，改善载流子的收集效果，从而可以提高电池性能，同时这种方式的基区，因为采用掺杂层和非掺杂层交替生长的方式增加了少数载流子的迁移率，进而增加了少数载流子的扩散长度，最终可以提高载流子的寿命，提高电池的抗辐照性能。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种砷化物多结太阳能电池，至少包括：三结子电池(11、12、13)，以及位于相邻两结子电池之间的隧穿结(14、15)；其中，至少一结子电池包括基区121与发射区122，且基区121为砷化物基区；砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向Y逐渐降低，第一方向Y为砷化物基区指向发射区的方向；砷化物基区中与发射区相邻的低掺杂区121’，包括多个交替层叠设置的掺杂层A和非掺杂层B。

需要说明的是，本发明提供的砷化物多结太阳能电池还可以包括DBR(分布布拉格)反射层、变质缓冲层或超晶格层等结构，在多结太阳能电池的结构中，根据需要可以添加其他层结构，本实施例中对此不作限定。如图1所示，为了获得相对较高的电流密度，可以在第一隧穿结14和第二子电池12之间增加DBR反射层16，将更多的太阳光反射到第二子电池12中。

本发明实施例中，不限定掺杂层A和非掺杂层B的顺序，沿第一方向Y的方向可以是先形成掺杂层A，再形成非掺杂层B，然后相互交替叠加；也可以先形成非掺杂层B，再形成掺杂层A，然后相互交替叠加。本实施例中所述低掺杂区121’的厚度范围可以是与发射区临近的100nm-1000nm的区域，包括端点值；其掺杂浓度范围为1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。

本实施例中不限定掺杂层A和非掺杂层B的厚度和交替叠加的周期，可选的，掺杂层A和非掺杂层B的厚度可以相同也可以不相同，为方便控制，掺杂层A和非掺杂层B的厚度可以相同，以便通入掺杂源和断开掺杂源的时间相同，更容易控制掺杂源的通入。在本发明的其他实施例中，根据具体设置，还可以设置掺杂层A和非掺杂层B的厚度不相同。本实施例中可选的所述掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值；所述非掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值。需要说明的是，本实施例中同样不限定砷化物掺杂层的掺杂源杂质类型，可选的，掺杂层的掺杂源为Zn、Mg或C。

需要说明的是，本实施例中不限定多结太阳能电池的具体结构，可以是三结太阳能电池也可以是四结太阳能电池，其中，太阳能电池可以是正向结构，也可以是倒置的结构，只要多结太阳能电池中的至少一个子电池为砷化物子电池，且包括发射区和基区，其基区即可采用本发明实施例中所述的掺杂层和非掺杂层交替叠加的结构，增加耗尽区的厚度，提高太阳能电池的性能。

具体地，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种正向三结太阳能电池结构示意图；所述正向三结太阳能电池为GaInP/InGaAs/Ge正向三结太阳能电池，采用金属有机化学气相外延沉积MOCVD方法在Ge衬底上生长而成，包括：Ge底电池、InGaAs中电池和顶电池，所述顶电池为AlGaInP顶电池或GaInP顶电池；砷化物基区为InGaAs中电池的基区。

如图2所示，从下至上依次，也即沿着正向三结太阳能电池的生长方向，依次包括第一子电池21、第一隧穿结22、DBR反射层23、第二子电池24、第二隧穿结25、第三子电池26，三个子电池之间晶格匹配且通过隧穿结连接。

其中，第二子电池24从下到上依次包括背场层241、p型掺杂的InGaAs层基区242、n型掺杂的InGaAs层或GaInP层发射区243、窗口层244。第二子电池的p型掺杂InGaAs层基区242采用渐变掺杂设计，掺杂浓度沿生长方向从高到低，即毗邻发射区位置设置掺杂浓度低。特别的，在毗邻发射区的掺杂浓度低的区域，厚度范围为100nm-1000nm，掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。在掺杂浓度低的区域制作过程中，脉冲通入掺杂源(即间断性通入掺杂源)，交替生长掺杂层和非掺杂层，重复N个循环，其中A层厚度和B层厚度1nm-50nm，本实施例中不限定N的具体数值，可以根据实际需求进行选择设置。

请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种正向四结太阳能电池结构示意图；所述正向四结太阳能电池结构为GaInP/AlInGaAs/InGaAs/Ge正向四结太阳能电池，采用金属有机化学气相外延沉积MOCVD方法在Ge衬底上生长而成，四个子电池沿生长方向依次包括：第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；其中，第一子电池为Ge子电池；第二子电池为InGaAs子电池；第三子电池为AlInGaAs子电池；第四子电池为AlGaInP子电池或GaInP子电池；砷化物基区包括第二子电池的基区和/或第三子电池的基区。

具体地，如图3中所示，从下至上依次包括第一子电池31、第一隧穿结32、DBR反射层33、第二子电池34、第二隧穿结35、第三子电池36、第三隧穿结37、第四子电池38，四个子电池之间晶格匹配且通过隧穿结连接。

本实施例中，第二子电池34为砷化物子电池，从下到上依次包括背场层341、p型掺杂的InGaAs层基区342、n型掺杂的InGaAs层或GaInP层发射区343、窗口层344。第三子电池36也是砷化物子电池，从下到上依次包括背场层361、p型掺杂的AlInGaAs层基区362、n型掺杂的AlInGaAs层或GaInP层发射区363、窗口层364。

本实施例中第二子电池和第三子电池均为砷化物子电池，其基区均为含As的基区，因此，本实施例中第二子电池的基区和第三子电池的基区均可以采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构，也可以仅第二子电池或仅第三子电池的基区采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构，本发明实施例中对此不作限定。

本实施例中可选的，第二子电池和第三子电池的p型掺杂基区均采用渐变掺杂设计，掺杂浓度沿生长方向从高到低，即毗邻发射区位置设置掺杂浓度低。特别的，在毗邻发射区的掺杂浓度低的区域，厚度范围为100nm-1000nm，掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。在掺杂浓度低的区域制作过程中，脉冲通入掺杂源(即间断性通入掺杂源)，交替生长掺杂层和非掺杂层，重复N个循环，其中A层厚度和B层厚度1nm-50nm，本实施例中不限定N的具体数值，可以根据实际需求进行选择设置。

由于两结砷化物子电池的基区均采用掺杂层和非掺杂层的结构设置，能够最大限度的增加整个多结太阳能电池的耗尽区长度，从而有效提高太阳能电池的电池性能。

本发明还提供一种倒置三结太阳能电池，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种倒置三结太阳能电池结构示意图，倒置三结三结太阳能电池采用金属有机化学气相外延沉积MOCVD方法在GaAs衬底上生长而成，包括：外延腐蚀截止层、位于外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；以及位于欧姆接触层上，且沿背离外延腐蚀截止层方向依次设置的GaInP底电池、GaAs中电池和带隙为1.0eV的InGaAs顶电池；砷化物基区包括：GaAs中电池的基区和/或带隙为1.0eV的InGaAs顶电池的基区。

如图4所示，从下至上依次外延腐蚀截止层41、欧姆接触层42、第一子电池43、第一隧穿结44、第二子电池45、第二隧穿结46、变质缓冲层47、第三子电池48，三个子电池之间通过隧穿结连接。

本实施例中第二子电池45和第三子电池48均为砷化物子电池，其基区均为含As的基区，因此，本实施例中第二子电池的基区和第三子电池的基区均可以采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构，也可以仅第二子电池或仅第三子电池的基区采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构，本发明实施例中对此不作限定。

本实施例中可选的，第二子电池和第三子电池的p型掺杂基区均采用渐变掺杂设计，掺杂浓度沿生长方向从高到低，即毗邻发射区位置设置掺杂浓度低。特别的，在毗邻发射区的掺杂浓度低的区域，厚度范围为100nm-1000nm，掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。在掺杂浓度低的区域制作过程中，脉冲通入掺杂源(即间断性通入掺杂源)，交替生长掺杂层和非掺杂层，重复N个循环，其中A层厚度和B层厚度1nm-50nm，本实施例中不限定N的具体数值，可以根据实际需求进行选择设置。

由于两结砷化物子电池的基区均采用掺杂层和非掺杂层的结构设置，能够最大限度的增加整个多结太阳能电池的耗尽区长度，从而有效提高太阳能电池的电池性能。

本发明另外一个实施例还提供一种倒置四结太阳能电池，请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种倒置四结太阳能电池结构示意图；所述倒置四结太阳能电池，采用金属有机化学气相外延沉积MOCVD方法在GaAs衬底上生长而成，包括：外延腐蚀截止层、位于外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；以及位于欧姆接触层上，且沿背离外延腐蚀截止层方向依次设置的第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；其中，第一子电池为GaInP子电池；第二子电池为GaAs子电池；第三子电池为带隙为1.0eV的InGaAs子电池；第四子电池为带隙为0.7eV的InGaAs子电池；砷化物基区包括：第二子电池的基区、第三子电池的基区和第四子电池的基区中的至少一个。

如图5所示，从下至上依次外延腐蚀截止层51、欧姆接触层52、第一子电池53、第一隧穿结54、第二子电池55、第二隧穿结56、第一变质缓冲层57、第三子电池58、第三隧穿结59、第二变质缓冲层510、第四子电池511，相邻两个子电池之间通过隧穿结连接。

本实施例中第二子电池55、第三子电池58和第四子电池511均为砷化物子电池，其基区均为含As的基区，因此，本实施例中第二子电池的基区、第三子电池的基区和第四子电池的基区均可以采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构，也可以仅第二子电池、仅第三子电池或仅第四子电池的基区采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构；又或者，可以其中两个子电池的基区采用本发明实施例中所述的在低掺杂区采用掺杂层和非掺杂层相互交叠的结构。本发明实施例中对此不作限定。

本实施例中可选的，第二子电池、第三子电池和第四子电池的p型掺杂基区均采用渐变掺杂设计，掺杂浓度沿生长方向从高到低，即毗邻发射区位置设置掺杂浓度低。特别的，在毗邻发射区的掺杂浓度低的区域，厚度范围为100nm-1000nm，掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。在掺杂浓度低的区域制作过程中，脉冲通入掺杂源(即间断性通入掺杂源)，交替生长掺杂层和非掺杂层，重复N个循环，其中A层厚度和B层厚度1nm-50nm，本实施例中不限定N的具体数值，可以根据实际需求进行选择设置。

由于三结砷化物子电池的基区均采用掺杂层和非掺杂层的结构设置，能够最大限度的增加整个多结太阳能电池的耗尽区长度，从而有效提高太阳能电池的电池性能。

本发明提供的砷化物多结太阳能电池，包括至少三结子电池，其中至少一结子电池的基区为砷化物基区，所述砷化物基区采用掺杂渐变方式形成，并且在掺杂浓度低的区域，交替生长形成掺杂层和非掺杂层的叠层，能够降低基区靠近PN结区域的平均载流子浓度，根据耗尽区宽度公式：

其中，W为耗尽区宽度，q为电荷量，ε_r为相对介电常数，ε₀为真空介电常数，N_A为受主杂质浓度(也即上面所述的平均载流子浓度)，N_D为施主杂质浓度，V_bi为内置电压，V为PN结偏置电压。

根据上述公式可以得到，耗尽区宽度W与平均载流子浓度N_A反比例关系，当平均载流子浓度降低后，能够增加耗尽区宽度，改善载流子的收集效果，从而可以提高电池性能，同时这种方式的基区，由于采用了掺杂层和非掺杂层交替生长的方式，能够增加了少数载流子的迁移率，进而增加了少数载流子的扩散长度，最终可以提高载流子的寿命，提高电池的抗辐照性能。

基于同一发明构思，本发明提供一种砷化物多结太阳能电池制作方法，用于形成砷化物多结太阳能电池，所述砷化物多结太阳能电池制作方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成至少三结子电池，相邻两结子电池之间形成有隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区和发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

本实施例中，所述砷化物基区中交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层的制作方法包括：通入掺杂源，形成所述掺杂层；断开所述掺杂源，形成所述非掺杂层；交替多次，形成多个交替层叠的掺杂层和非掺杂层。

本发明实施例中不限定通入掺杂源的时间和浓度；根据实际情况进行选择即可。

本发明实施例中以上一实施例中的GaInP/InGaAs/Ge正向三结太阳能电池的制作方法为例说明所述砷化物多结太阳能电池制作方法具体流程，所述砷化物多结太阳能电池制作方法包括：

在p型Ge衬底上进行磷扩散获得n型发射区，形成了第一子电池的pn结，并通过在p型Ge衬底上面生长和衬底晶格匹配的AlGaInP层或GaInP层作为成核层，并作为第一子电池的窗口层。

生长n型GaAs或n型GaInP作为第一隧穿结的N型层，生长p型AlGaAs或GaAs材料作为第一隧穿结的P型层。其中N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。

生长DBR反射层，第一层材料AlxInzGaAs，第二层材料AlyInzGaAs，其中0≦x<y≦1,0.01≦z≦0.03。两层材料交替生长n个周期，3≦n≦30。每层材料的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。

所述第二子电池从下到上依次包括背场层、p型掺杂InGaAs层基区、n型掺杂InGaAs层发射区、窗口层。其中背场层选取GaInP或AlGaAs材料，窗口层选取AlGaInP或AlInP材料。第二子电池的p型掺杂InGaAs层基区采用渐变掺杂，掺杂浓度沿生长方向从高到低。特别的，在掺杂浓度低的区域，脉冲通入掺杂源，即交替生长掺杂层A和非掺杂层B，重复N个循环，其中A层厚度和B层厚度1nm-50nm。

生长n型GaAs或n型GaInP作为第二隧穿结的N型层，生长p型GaAs或AlGaAs材料作为第二隧穿结的P型层。其中N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。

第三子电池从下往上依次包括AlGaInP背场层、p型掺杂AlGaInP或GaInP层基区、n型掺杂AlGaInP或GaInP层发射区、AlInP窗口层。

最后生长GaAs或InGaAs层作为与电极形成欧姆接触的N型接触层。

本发明实施例提供一种砷化物多结太阳能电池制作方法，形成子电池砷化物基区时，通过脉冲通入掺杂源，也即：通入掺杂源，形成所述掺杂层；断开所述掺杂源，形成所述非掺杂层；交替多次，形成多个交替层叠的掺杂层和非掺杂层，从而增加耗尽区厚度，提高电池性能，同时这种方式的基区还可以提高载流子的寿命，增加扩散长度，提高电池的抗辐照性能。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种砷化物多结太阳能电池，其特征在于，至少包括：

三结子电池，以及位于相邻两结子电池之间的隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区与发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

2.根据权利要求1所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述低掺杂区的厚度范围为：100nm-1000nm，包括端点值；

所述低掺杂区的掺杂浓度范围为：1×10¹⁶/cm³-1×10¹⁷/cm³，包括端点值。

3.根据权利要求1所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值；所述非掺杂层的厚度范围为1nm-50nm，包括端点值。

4.根据权利要求1所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述掺杂层的掺杂源为Zn、Mg或C。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述砷化物多结太阳能电池为正向三结太阳能电池，包括：Ge底电池、InGaAs中电池和顶电池，所述顶电池为AlGaInP顶电池或GaInP顶电池；

所述砷化物基区为InGaAs中电池的基区。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述砷化物多结太阳能电池为倒置三结太阳能电池，包括：

外延腐蚀截止层、位于所述外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；

以及位于所述欧姆接触层上，且沿背离所述外延腐蚀截止层方向依次设置的GaInP底电池、GaAs中电池和带隙为1.0eV的InGaAs顶电池；

所述砷化物基区包括：GaAs中电池的基区和/或带隙为1.0eV的InGaAs顶电池的基区。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述砷化物多结太阳能电池为正向四结太阳能电池，包括：依次设置的第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；

其中，所述第一子电池为Ge子电池；

所述第二子电池为InGaAs子电池；

所述第三子电池为AlInGaAs子电池；

所述第四子电池为AlGaInP子电池或GaInP子电池；

所述砷化物基区包括第二子电池的基区和/或第三子电池的基区。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，其特征在于，所述砷化物多结太阳能电池为倒置四结太阳能电池，包括：

外延腐蚀截止层、位于所述外延腐蚀截止层上的欧姆接触层；

以及位于所述欧姆接触层上，且沿背离所述外延腐蚀截止层方向依次设置的第一子电池、第二子电池、第三子电池和第四子电池；

其中，所述第一子电池为GaInP子电池；

所述第二子电池为GaAs子电池；

所述第三子电池为带隙为1.0eV的InGaAs子电池；

所述第四子电池为带隙为0.7eV的InGaAs子电池；

所述砷化物基区包括：第二子电池的基区、第三子电池的基区和第四子电池的基区中的至少一个。

9.一种砷化物多结太阳能电池制作方法，其特征在于，用于制作形成权利要求1-8任意一项所述的砷化物多结太阳能电池，所述砷化物多结太阳能电池制作方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成至少三结子电池，相邻两结子电池之间形成有隧穿结；

其中，至少一结子电池包括基区和发射区，且所述基区为砷化物基区；

所述砷化物基区的掺杂浓度沿第一方向逐渐降低，所述第一方向为所述砷化物基区指向所述发射区的方向；

所述砷化物基区与所述发射区相邻的低掺杂区，包括多个交替层叠设置的掺杂层和非掺杂层。

10.根据权利要求9所述的砷化物多结太阳能电池制作方法，其特征在于，所述砷化物基区的制作方法包括：

通入掺杂源，形成所述掺杂层；

断开所述掺杂源，形成所述非掺杂层；

交替多次，形成多个交替层叠的掺杂层和非掺杂层。