CN111430493B - 一种多结太阳能电池及供电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，包括：底电池；位于底电池上的第一隧穿结；位于第一隧穿结背离底电池一侧的DBR反射层；位于DBR反射层背离底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池，至少一个子电池包括自底电池至子电池方向依次叠加的AlGaInP背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn。本发明提供的AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加AlGaInP材料的带隙，提高载流子的收集效率；同时有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高多结太阳能电池的性能。

Description

一种多结太阳能电池及供电设备
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更为具体地说，涉及一种多结太阳能电池及供电设备。
背景技术
太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用，但是现有的多结太阳能电池的性能还有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了多结太阳能电池的性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种多结太阳能电池，包括：
底电池；
位于所述底电池上的第一隧穿结；
位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；
以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的AlGaInP背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn。
可选的，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。
可选的，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
可选的，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。
可选的，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Zn掺杂浓度取值范围为1E17-1E18，包括端点值。
可选的，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Al组分和Ga组分的关系为0≤Al组分/(Al组分+Ga组分)≤0.7。
可选的，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Al组分小于第i子AlGaInP背场层的Al组分，i为小于N的正整数。
可选的，相邻所述子电池之间通过隧穿结连接。
可选的，所述多结太阳能电池还包括：
沿所述底电池至所述子电池的方向，位于最后一个所述子电池背离所述底电池一侧的欧姆接触层。
相应的，本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括上述的多结太阳能电池。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，包括：底电池；位于所述底电池上的第一隧穿结；位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的AlGaInP背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn。由上述内容可知，本发明提供的AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高了多结太阳能电池的性能。
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多结太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种多结太阳能电池的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
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。
正如背景技术所述，太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用，但是现有的多结太阳能电池的性能还有待提高。
基于此，本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了多结太阳能电池的性能。为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下，具体结合图1至图5对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种多结太阳能电池的结构示意图，多结太阳能电池包括：
底电池100。
位于所述底电池100上的第一隧穿结200。
位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。
以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池40，至少一个所述子电池40包括自所述底电池100至所述子电池40方向依次叠加的AlGaInP背场层41、子电池基区42、子电池发射区42及子电池窗口层44，其中，所述AlGaInP背场层41掺杂有Sb和Zn。
可以理解的，本发明提供的AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高了多结太阳能电池的性能。
下面结合图1所示对本发明实施例提供的多结太阳能电池进行更详细的描述。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为AlxGaAs层，第二材料层可以为AlyGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。
在本发明一实施例中，子电池窗口层44可以为AlGaInP窗口层或AlInP窗口层；其中本发明实施例提供的AlGaInP窗口层或AlInP窗口层可以掺杂有Sb和Si。进而，通过Sb掺杂提高AlGaInP窗口层或AlInP窗口层的材料生长的无序度，增加了窗口层材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率。以及，本发明实施例提供的子电池40的AlGaInP背场层41采用Sb和Zn共掺杂的方式，进而通过Sb掺杂提高AlGaInP背场层41的材料生长的无序度，增加了AlGaInP背场层的材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率。
进一步的，本发明实施例还可以对AlGaInP背场层的掺杂和/或组分进行更优化的处理。可选的，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
可以理解的，自底电池至子电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变增加的Sb掺杂浓度方式，不仅能够通过Sb掺杂提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用；还能够通不同Sb掺杂影响材料带隙功能来使得AlGaInP背场层远离子电池基区处的带隙大于其靠近子电池基区处的带隙，提高其减少表面复合反射载流子的效果；并且，能够通不同Sb掺杂影响Zn并入效率和掺杂效率，使得AlGaInP背场层远离子电池基区处的Zn掺杂大于其靠近子电池基区处的Zn掺杂，减少Zn掺杂向子电池基区和子电池发射区的扩散情况，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
以及，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Zn掺杂浓度取值范围为1E17-1E18，包括端点值。
可以理解的，自底电池至子电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变减小的Zn掺杂浓度方式，进而能够减少Zn掺杂向子电池基区和子电池发射区的扩散情况，保证多结太阳能电池的性能高。
此外，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Al组分和Ga组分的关系为0≤Al组分/(Al组分+Ga组分)≤0.7。
可以理解的，本发明实施例提供的AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Al组分和Ga组分的关系为0≤Al组分/(Al组分+Ga组分)≤0.7，可见本发明实施例提供的子AlGaInP背场层在包括Al组分时为AlGaInP材料，且在Al组分为0时为GaInP材料，对此需要根据实际应用进行具体选取。进一步，在子AlGaInP背场层包括Al组分时，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Al组分小于第i子AlGaInP背场层的Al组分，i为小于N的正整数。可见，自底电池至子电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变减小的Al组分的方式，进而能够使得AlGaInP背场层的势垒自底电池至子电池的方向呈由高到低的趋势，进而能够减弱AlGaInP背场层与子电池基区接触处的势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。
参考图2所示，为本发明实施例提供的另一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，为了提高多结太阳能电池的性能，本发明实施例提供的相邻所述子电池40之间通过隧穿结50连接。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的隧穿结50包括自底电池至子电池方向依次叠加的隧穿结的N型层和隧穿结的P型层。其中，隧穿结的N型层可以为生长于子电池窗口层上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，隧穿结的P型层可以为生长于隧穿结的N型层上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的隧穿结的N型层可以采用Si掺杂，及隧穿结的P型层可以采用C掺杂。
如图2所示，本发明实施例提供的所述多结太阳能电池还包括：
沿所述底电池100至所述子电池40的方向，位于最后一个所述子电池40背离所述底电池100一侧的欧姆接触层700。其中，本发明实施例提供的欧姆接触层可以为GaAs层或InGaAs层，其作为与电极形成欧姆接触的N型接触层，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的多结太阳能电池可以为两结太阳能电池，即多结太阳能电池包括底电池及位于底电池上一子电池，该子电池为中电池。需要说明的是，本发明实施例提供的中电池中AlGaInP背场层中子AlGaInP背场层可以不包括Al组分，因此，本发明实施例提供的中电池的背场层实质可以为GaInP背场层。具体参考图3所示，为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图，多结太阳能电池包括：
底电池100。
位于所述底电池100上的第一隧穿结200。
位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。
以及，位于所述DBR反射层300背离所述底电池100一侧的中电池400，所述中电池400包括自所述底电池100至所述中电池400方向依次叠加的GaInP背场层410、中电池基区420、中电池发射区430及中电池窗口层440，其中，所述GaInP背场层410掺杂有Sb和Zn。
可以理解的，本发明提供的GaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高GaInP背场层的GaInP材料生长的无序度，增加了GaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低GaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高了多结太阳能电池的性能。
下面结合图3所示对本发明实施例提供的多结太阳能电池进行更详细的描述。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为AlxGaAs层，第二材料层可以为AlyGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的中电池400可以为InGaAs电池。其中，中电池基区420可以为P型掺杂的InGaAs层基区，中电池发射区430可以为N型掺杂的InGaAs层发射区。以及，中电池窗口层440可以为AlGaInP窗口层或AlInP窗口层；进一步的，本发明实施例提供的AlGaInP窗口层或AlInP窗口层可以掺杂有Sb和Si。进而，通过Sb掺杂提高AlGaInP窗口层或AlInP窗口层的材料生长的无序度，增加了窗口层材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率。
本发明实施例还可以对GaInP背场层的掺杂和/或组分进行更优化的处理。可选的，本发明实施例提供的所述GaInP背场层包括自所述底电池至所述中电池方向依次叠加第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子GaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子GaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层的任意一子GaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
可以理解的，自底电池至中电池的方向上，本发明实施例提供的GaInP背场层采用渐变增加的Sb掺杂浓度方式，不仅能够通过Sb掺杂提高GaInP背场层的GaInP材料生长的无序度，增加了GaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低GaInP背场层的电阻率而利于聚光应用；还能够通不同Sb掺杂影响材料带隙功能来使得GaInP背场层远离中电池基区处的带隙大于其靠近中电池基区处的带隙，提高其减少表面复合反射载流子的效果；并且，能够通不同Sb掺杂影响Zn并入效率和掺杂效率，使得GaInP背场层远离中电池基区处的Zn掺杂大于其靠近中电池基区处的Zn掺杂，减少Zn掺杂向中电池基区和中电池发射区的扩散情况，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
以及，本发明实施例提供的所述GaInP背场层包括自所述底电池至所述中电池方向依次叠加第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子GaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子GaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层的任意一子GaInP背场层中，Zn掺杂浓度取值范围为1E17-1E18，包括端点值。
可以理解的，自底电池至中电池的方向上，本发明实施例提供的GaInP背场层采用渐变减小的Zn掺杂浓度方式，进而能够减少Zn掺杂向中电池基区和中电池发射区的扩散情况，保证多结太阳能电池的性能高。
本发明实施例提供的多结太阳能电池还可以为三结太阳能电池，三结太阳能电池包括底电池即位于底电池上的两个叠加子电池，其中，两个子电池为中电池和位于中电池背离底电池一侧的顶电池，且中电池和顶电池之间通过第二隧穿结连接。以及，中电池的背场层可以为不包括Al组分的GaInP背场层，而顶电池的背场层为包括Al组分的AlGaInP背场层。具体参考图4所示，为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，多结太阳能电池包括：
底电池100。
位于所述底电池100上的第一隧穿结200。
位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。
以及，位于所述DBR反射层300背离所述底电池100一侧的中电池400，所述中电池400包括自所述底电池100至所述中电池400方向依次叠加的GaInP背场层410、中电池基区420、中电池发射区430及中电池窗口层440，其中，所述GaInP背场层410掺杂有Sb和Zn。以及，所述多结太阳能电池包括：
位于所述中电池400背离所述底电池100一侧的第二隧穿结500。
以及，位于所述第二隧穿结500背离所述底电池100一侧的顶电池600，所述顶电池600包括自所述底电池100至所述顶电池600方向依次叠加的AlGaInP背场层610、顶电池基区620、顶电池发射区630及顶电池窗口层640，其中，所述AlGaInP背场层610掺杂有Sb和Zn。
可以理解的，本发明提供的GaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高GaInP背场层的GaInP材料生长的无序度，增加了GaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低GaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高了多结太阳能电池的性能。
同时，本发明提供的AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
下面结合图4所示对本发明实施例提供的三结太阳能电池进行更详细的描述。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为AlxGaAs层，第二材料层可以为AlyGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的中电池400可以为InGaAs电池。其中，中电池基区420可以为P型掺杂的InGaAs层基区，中电池发射区430可以为N型掺杂的InGaAs层发射区或GaInP层发射区。以及，中电池窗口层440可以为AlGaInP窗口层或AlInP窗口层；进一步的，本发明实施例提供的AlGaInP窗口层或AlInP窗口层可以掺杂有Sb和Si。进而，通过Sb掺杂提高AlGaInP窗口层或AlInP窗口层的材料生长的无序度，增加了窗口层材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率。
本发明实施例还可以对GaInP背场层的掺杂和/或组分进行更优化的处理。可选的，本发明实施例提供的所述GaInP背场层包括自所述底电池至所述中电池方向依次叠加第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子GaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子GaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层的任意一子GaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
可以理解的，自底电池至中电池的方向上，本发明实施例提供的GaInP背场层采用渐变增加的Sb掺杂浓度方式，不仅能够通过Sb掺杂提高GaInP背场层的GaInP材料生长的无序度，增加了GaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低GaInP背场层的电阻率而利于聚光应用；还能够通不同Sb掺杂影响材料带隙功能来使得GaInP背场层远离中电池基区处的带隙大于其靠近中电池基区处的带隙，提高其减少表面复合反射载流子的效果；并且，能够通不同Sb掺杂影响Zn并入效率和掺杂效率，使得GaInP背场层远离中电池基区处的Zn掺杂大于其靠近中电池基区处的Zn掺杂，减少Zn掺杂向中电池基区和中电池发射区的扩散情况，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
以及，本发明实施例提供的所述GaInP背场层包括自所述底电池至所述中电池方向依次叠加第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子GaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子GaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子GaInP背场层至第N子GaInP背场层的任意一子GaInP背场层中，Zn掺杂浓度取值范围为1E17-1E18，包括端点值。
可以理解的，自底电池至中电池的方向上，本发明实施例提供的GaInP背场层采用渐变减小的Zn掺杂浓度方式，进而能够减少Zn掺杂向中电池基区和中电池发射区的扩散情况，保证多结太阳能电池的性能高。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第二隧穿结500包括自底电池100至顶电池600方向依次叠加的第二隧穿结的N型层510和第二隧穿结的P型层520。其中，第二隧穿结的N型层510可以为生长于中电池窗口层440上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第二隧穿结的P型层520可以为生长于第二隧穿结的N型层510上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第二隧穿结的N型层510可以采用Si掺杂，及第二隧穿结的P型层520可以采用C掺杂。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的顶电池600可以为(Al)GaInP电池。其中，顶电池基区620可以为P型掺杂的(Al)GaInP层基区，顶电池发射区630可以为N型掺杂的(Al)GaInP层发射区。以及，顶电池窗口层640可以为AlInP窗口层；进一步的，本发明实施例提供的AlInP窗口层可以掺杂有Sb和Si。进而，通过Sb掺杂提高AlInP窗口层的材料生长的无序度，增加了窗口层材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率。
本发明实施例还可以对AlGaInP背场层的掺杂和/或组分进行更优化的处理。可选的，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述顶电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
可以理解的，自底电池至顶电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变增加的Sb掺杂浓度方式，不仅能够通过Sb掺杂提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用；还能够通不同Sb掺杂影响材料带隙功能来使得AlGaInP背场层远离顶电池基区处的带隙大于其靠近顶电池基区处的带隙，提高其减少表面复合反射载流子的效果；并且，能够通不同Sb掺杂影响Zn并入效率和掺杂效率，使得AlGaInP背场层远离顶电池基区处的Zn掺杂大于其靠近顶电池基区处的Zn掺杂，减少Zn掺杂向顶电池基区和顶电池发射区的扩散情况，进一步提高了多结太阳能电池的性能。
以及，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述顶电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Zn掺杂浓度取值范围为1E17-1E18，包括端点值。
可以理解的，自底电池至顶电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变减小的Zn掺杂浓度方式，进而能够减少Zn掺杂向顶电池基区和顶电池发射区的扩散情况，保证多结太阳能电池的性能高。
此外，本发明实施例提供的所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述顶电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Al组分和Ga组分的关系为0＜Al组分/(Al组分+Ga组分)≤0.7。以及，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述顶电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；其中，第i+1子AlGaInP背场层的Al组分小于第i子AlGaInP背场层的Al组分，i为小于N的正整数。
可以理解的，自底电池至顶电池的方向上，本发明实施例提供的AlGaInP背场层采用渐变减小的Al组分的方式，进而能够使得AlGaInP背场层的势垒自底电池至顶电池的方向呈由高到低的趋势，进而能够减弱AlGaInP背场层与顶电池基区接触处的势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。
为了进一步提高多结太阳能电池的性能，本发明实施例提供的三结太阳能电池还包括有一欧姆接触层。参考图5所示，为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，图5所示多结太阳能电池结构中底电池100至顶电池600的结构与图4所示结构相同，且本发明图5所示多结太阳能电池还包括：位于所述顶电池600背离所述底电池100一侧的欧姆接触层700。其中，本发明实施例提供的欧姆接触层可以为GaAs层或InGaAs层，其作为与电极形成欧姆接触的N型接触层。
相应的，本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括上述任意一实施例所提供的多结太阳能电池。
本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，包括：底电池；位于所述底电池上的第一隧穿结；位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的AlGaInP背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn。由上述内容可知，本发明提供的AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn，进而能够通过Sb掺杂能够提高AlGaInP背场层的AlGaInP材料生长的无序度，增加了AlGaInP材料的带隙，更有效地发挥光生载流子的反射作用，提高载流子的收集效率；同时Sb掺杂能够提高Zn的并入效率，有效地降低AlGaInP背场层的电阻率而利于聚光应用，提高了多结太阳能电池的性能。
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 (9)

1.一种多结太阳能电池，其特征在于，包括：
底电池；
位于所述底电池上的第一隧穿结；
位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；
以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧的依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的AlGaInP背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述AlGaInP背场层掺杂有Sb和Zn。
2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度大于第i子AlGaInP背场层的Sb掺杂浓度，i为小于N的正整数。
3.根据权利要求2所述的多结太阳能电池，其特征在于，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Sb与P的原子比例Sb/P不大于50ppm。
4.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度小于第i子AlGaInP背场层的Zn掺杂浓度，i为小于N的正整数。
5.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，在所述第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层的任意一子AlGaInP背场层中，Al组分和Ga组分的关系为0≤Al组分/(Al组分+Ga组分)≤0.7。
6.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述AlGaInP背场层包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加第一子AlGaInP背场层至第N子AlGaInP背场层，N为不小于2的整数；
其中，第i+1子AlGaInP背场层的Al组分小于第i子AlGaInP背场层的Al组分，i为小于N的正整数。
7.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，相邻所述子电池之间通过隧穿结连接。
8.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述多结太阳能电池还包括：
沿所述底电池至所述子电池的方向，位于最后一个所述子电池背离所述底电池一侧的欧姆接触层。
9.一种供电设备，其特征在于，所述供电设备包括权利要求1—8任意一项所述的多结太阳能电池。
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