CN111785806B - 一种太阳能电池以及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种太阳能电池及制作方法，该太阳能电池包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、变质缓冲层、第二子电池、第二隧穿结层和第三子电池，变质缓冲层包括至少两层缓冲层和过冲层，至少两层缓冲层的晶格常数位于第一子电池和第二子电池的晶格常数之间，以利用变质缓冲层缓解各子电池间由晶格失配产生的残余应力和位错，提高太阳能电池的性能，至少两层缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，利用较高的预设化合物的摩尔比加速变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程和减少三族原子迁移能力，以减小晶格失配产生的应力与位错和有效改善变质缓冲层表面的形貌。

Description

一种太阳能电池以及制作方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种太阳能电池以及制作方法。
背景技术
太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。具体的，III-V族化合物半导体太阳能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，传统的晶格匹配三结电池中顶电池GaInP和中电池In0.01GaAs的电流密度远小于底电池Ge的电流密度，使得传统的晶格匹配的三结电池无法充分利用太阳光谱，限制了太阳能电池的光电转换效率的提高。
发明人研究发现，提高太阳能电池转换效率的最有效的途径是提高太阳能电池中各子电池的带隙匹配程度，从而更合理的分配太阳光谱。而改变太阳能电池中各子电池的带隙需要通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比，这样往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种太阳能电池以及制作方法，以缓解太阳能电池中各子电池间由晶格失配产生的残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
为实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
一种太阳能电池，包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池和所述第二子电池的晶格常数之间；
其中，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比；所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比。
可选的，所述至少两层缓冲层中各缓冲层包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比。
可选的，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大。
可选的，所述变质缓冲层形成时五族源与三族源的摩尔比的取值范围为10～100，包括端点值。
可选的，所述变质缓冲层中各缓冲层为InGaAs层或InGaP层。
可选的，所述变质缓冲层中各缓冲层为AlInGaAs层或AlInGaP层。
可选的，所述变质缓冲层中各缓冲层的厚度取值范围为200nm～500nm，包括端点值。
一种太阳能电池的制作方法，包括：
制作第一子电池；
在所述第一子电池第一侧表面形成第一隧穿结层；
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧形成变质缓冲层；
在所述变质缓冲层背离所述第一子电池一侧依次形成第二子电池、第二隧穿结层和第三子电池；
其中，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比；所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比。
可选的，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层包括：
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面依次形成至少两层缓冲层；
在所述至少两层缓冲层背离所述第一隧穿结层一侧表面形成过冲层；
其中，所述至少两层缓冲层中各缓冲层包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比。
可选的，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层包括：
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面依次形成至少两层缓冲层；
在所述至少两层缓冲层背离所述第一隧穿结层一侧表面形成过冲层；
其中，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大。
本申请实施例所提供的太阳能电池包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池和所述第二子电池的晶格常数之间，从而在通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比来改变各子电池的带隙匹配程度，提高太阳能电池的光电转换效率的基础上，利用所述变质缓冲层缓解各子电池间存在的晶格失配产生残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
另外，本申请实施例所提供的太阳能电池中，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量。
而且，所述至少两个缓冲层中所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，还可以利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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为本申请一个实施例提供的太阳能电池结构示意图；
图2为本申请一个实施例提供的太阳能电池的制作方法的流程图；
图3-图10为本申请一个实施例所提供的太阳能电池的制作方法中各工艺步骤完成后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，改变太阳能电池中各子电池的带隙需要通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比，这样往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。
发明人研究发现，在III-V族太阳能电池结构的大失配材料外延中采用增加变质缓冲层(metamorphic buffer)可以有效释放晶格失配材料外延时产生的残余应力和有效阻断位错向有源区的延伸。具体的，可以采用组分阶变法生长多层厚度相同、In组分逐渐增加的缓冲层来形成所述变质缓冲层，以逐渐增加变质缓冲层中各缓冲层的晶格常数，把失配产生的大多数位错限制在变质缓冲层中相邻两层缓冲层的界面处而不向上延伸。
但是，上述方法仍会有少量位错继续向上进入电池的有源区影响电池的光电性能。此外，组分阶变法的台阶数目(即所述变质缓冲层中包括的缓冲层的数目)，每层组分阶变量(即变质缓冲层中每层缓冲层的组分含量)，台阶厚度(即变质缓冲层中每层缓冲层的厚度)都需要精细优化，导致所述太阳能电池的工艺窗口较窄，生产过程中的工艺波动都会导致变质缓冲层的阻断位错和释放应力的效果变差。
而且，上述变质缓冲层的制作过程中，不仅需要逐层增加In组分以使得各层缓冲的晶格参数逐层增加，还需要增加Al组分来避免变质缓冲层的吸光。而In组分的增加和Al组分的增加都会导致变质缓冲层的材料纳米硬度减小，临界厚度减小，更容易产生位错释放失配导致的应力。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种太阳能电池以及制作方法，以缓解太阳能电池中各子电池间由晶格失配产生的残余应力和位错，提高太阳能电池的性能，下面结合附图对本申请实施例所提供的太阳能电池以及制作方法进行描述。
如图1所示，本申请实施例提供的太阳能电池，包括：层叠的第一子电池10、第一隧穿结层20、第二子电池30、第二隧穿结层40、第三子电池50以及位于所述第一隧穿结层20和所述第二子电池30之间的变质缓冲层60，所述变质缓冲层60包括至少两层缓冲层61和位于所述至少两层缓冲层61背离所述第一子电池一侧的过冲层62，所述至少两层缓冲层61中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池10和所述第二子电池30的晶格常数之间，从而在通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比来改变各子电池的带隙匹配程度，提高太阳能电池的光电转换效率的基础上，利用所述变质缓冲层缓解各子电池间存在的晶格失配产生残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
具体的，在本申请实施例中，所述至少两层缓冲层61包括层叠的第一缓冲层611和第二缓冲层612，所述第二缓冲层612形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层611形成时预设化合物的摩尔比，所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比，即五族源和三族源的物质的量之比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量。
而且，所述至少两个缓冲层中所述第二缓冲层612形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层611形成时预设化合物的摩尔比，还可以利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
另外，本申请实施例中，所述过冲层62形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层61中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，以使得在变质缓冲层中过冲层在形成时预设化合物的摩尔比最大，进而使得所述变质缓冲层保持应力平衡，避免所述变质缓冲层表面翘曲过大。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述五族源为砷烷，但本申请对此并不做限定，在本申请其他实施例中，所述五族源还可以为磷烷，具体视情况而定。
还需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述三族源为三甲基铝，但本申请对此并不做限定，在本申请其他实施例中，所述三族源还可以为三甲基镓或三甲基铟，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层60包括两层缓冲层和过冲层，具体的，所述变质缓冲层60包括：位于所述第一子电池10第一侧表面的第一缓冲层611；位于所述第一缓冲层611背离所述第一子电池10一侧的第二缓冲层612；位于所述第二缓冲层612背离所述第一缓冲层611一侧的过冲层62。但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述变质缓冲层60还可以包括更多层缓冲层和过冲层，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比为固定值，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比为固定值，以降低所述变质缓冲层形成的工艺难度。
在本申请的另一个实施例中，所述第一缓冲层包括第一子缓冲层和第二子缓冲层，所述第二子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述第二缓冲层包括第三子缓冲层和第四子缓冲层，所述第四子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第三子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层均包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，以使得所述变质缓冲层的形成过程中预设化合物的摩尔比变化更为平滑。
在本申请的又一个实施例中，所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，以进一步使得所述变质缓冲层的形成过程中预设化合物的摩尔比变化更为平滑。
需要说明的是，当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层的预设化合物摩尔比为该缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的平均值或最大值。即当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的平均值大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的最大值大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的最大值。
还需要说明的是，当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的最大值。
以所述至少两层缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层为例，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的平均值以及大于所述第二缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的最大值以及大于所述第二缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的最大值，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层为三元材料层，如InGaAs层或InGaP层；在本申请另一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层为四元材料层，如AlInGaAs层或AlInGaP层，本申请对此并不做限定，只需保证所述变质缓冲层中各缓冲层中的材料的晶格常数相匹配即可。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述至少两层缓冲层包括M层缓冲层，M为不小于3的正整数，所述M层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增加，即在本实施例中，所述M层缓冲层中靠近所述第一子电池的所述第i缓冲层形成时预设化合物的摩尔比小于位于所述第i缓冲层背离所述第一子电池一侧的第i+1缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，其中，i依次为不小于1且小于M的正整数。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述M还可以为不小于5的正整数，本申请对此并不做限定，只需保证靠近所述第二子电池的所述第i+1缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的所述第i缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量，并利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层形成时五族源与三族源的摩尔比的取值范围为10～100，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层的厚度取值范围为200nm～500nm，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子电池10包括：
锗衬底11；
位于所述锗衬底11第一侧表面的第一子电池发射区12，可选的，所述第一子电池发射区12通过采用磷扩散方法，在所述锗衬底第一侧表面内进行磷掺杂形成；
位于所述第一子电池发射区12背离所述锗衬底11一侧的成核层，作为第一子电池窗口层13。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述锗衬底为P型衬底，所述第一子电池发射区为N型发射区，所述锗衬底和所述第一子电池发射区组成所述第一子电池的PN结，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子电池窗口层为与锗衬底晶格匹配的GaInP层或AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，第一隧穿结层20包括：
位于所述第一子电池10第一侧的第一子隧穿结层21；
位于所述第一子隧穿结层21背离所述第一子电池10一侧的第二子隧穿结层22。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子隧穿结层为N型GaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第一子隧穿结层为N型GaInP层，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子隧穿结层为P型GaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第二子隧穿结层为P型AlGaAs层，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述第一子隧穿结层为Si掺杂的N型半导体层，所述第二子隧穿结层为C掺杂的P型半导体层，以使得所述第一子隧穿结层和所述第二子隧穿结层组成PN结，从而使得所述第二子电池的电流向所述第一子电池传输，且阻止所述第一子电池的电流向所述第二子电池传输。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池30包括：
位于所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧的第二子电池背场层31；
位于所述第二子电池背场层31背离所述变质缓冲层60一侧的第二子电池基区32；
位于所述第二子电池基区32背离所述第二子电池背场层31一侧的第二子电池发射区33；
位于所述第二子电池发射区33背离所述第二子电池基区32一侧的第二子电池窗口层34。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池背场层为GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第二子电池背场层也可以为AlGaAs层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池基区的为P型InGaAs层，所述第二子电池发射区为N型InGaAs层，以使得所述第二子电池基区和所述第二子电池发射区形成PN结，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池窗口层为AlGaInP层，在本申请另一个实施例中，所述第二子电池窗口层也可以为AlInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子电池具有第一晶格常数，则所述第一子电池具有由所述第一晶格常数的材料构成的PN结，所述第二子电池具有第二晶格常数，则所述第二子电池具有由所述第二晶格常数的材料构成的PN结，所述第一晶格常数比所述第二晶格常数小0.001nm，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第二子电池30还包括：位于所述变质缓冲层60与所述第二子电池背场层31之间的分布式布拉格反射层70。
可选的，在本申请的一个实施例中，分布式布拉格反射层70包括：
位于所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧的多个第一分布式布拉格反射层71和多个第二分布式布拉格反射层72；其中，所述多个第一分布式布拉格反射层71和所述多个第二分布式布拉格反射层72交替排布，且所述第一分布式布拉格反射层中的Al组分小于所述第二分布式布拉格反射层中的Al组分，所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层中的Al组分的取值范围为0～1，包括端点值；所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层中的In组分相同，且In组分的取值范围为0.01～0.03，包括端点值。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一分布式布拉格反射层为AlxInzGaAs层，所述第二分布式布拉格反射层为AlyInzGaAs层，其中，0≤x≤y≤1，0.01≤z≤0.03，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
可选的，在本申请一个实施例中，所述分布式布拉格反射层包括交替排布3～30个周期的第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，即所述分布式布拉格反射层中所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层的数量取值范围为3～30，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请实施例中，所述分布式布拉格反射层不仅能够使太阳能电池吸收大部分的入射光，避免过多入射光反射或散射，造成光线的损失，提高少子的收集效率，还能够使到达第二子电池底部的光充分反射回第二子电池内部进行再次吸收，提升第二子电池对入射太阳光的捕捉效率，提高太阳能电池的光线利用率。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，第二隧穿结层40包括：
位于所述第二子电池30背离所述第一子电池10一侧的第三子隧穿结层41；
位于所述第三子隧穿结层41背离所述第二子电池30一侧的第四子隧穿结层42。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子隧穿结层为N型InGaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子隧穿结层为N型GaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第四子隧穿结层为P型InGaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第四子隧穿结层为P型AlInGaAs层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述第三子隧穿结层为Si掺杂的N型半导体层，所述第四子隧穿结层为C掺杂的P型半导体层，以使得所述第三子隧穿结层和所述第四子隧穿结层组成PN结，从而使得所述第三子电池的电流向所述第二子电池传输，且阻止所述第二子电池的电流向所述第三子电池传输。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子电池50包括：
位于所述第二隧穿结层40背离所述第二子电池30一侧的第三子电池背场层51，可选的，所述第三子电池背场层为AlGaInP层；
位于所述第三子电池背场层51背离所述第二隧穿结层40一侧的第三子电池基区52；
位于所述第三子电池基区52背离所述第三子电池背场层51一侧的第三子电池发射区53；
位于所述第三子电池发射区53背离所述第三子电池基区52一侧的第三子电池窗口层34，可选的，所述第三子电池窗口层为AlInP层。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子电池基区为P型GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子电池基区还可以为P型AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子电池发射区为N型GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子电池发射区还可以为N型AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述太阳能电池还包括：
位于所述第三子电池50背离所述第二子电池30一侧的欧姆接触层80，可选的，所述欧姆接触层为N型InGaAs层。
综上所述，本申请实施例所提供的太阳能电池包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池和所述第二子电池的晶格常数之间，从而在通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比来改变各子电池的带隙匹配程度，提高太阳能电池的光电转换效率的基础上，利用所述变质缓冲层缓解各子电池间存在的晶格失配产生残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
另外，本申请实施例所提供的太阳能电池中，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述预设化合物的摩尔比为五族源化合物与三族源化合物的摩尔比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量。
而且，所述至少两个缓冲层中所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，还可以利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
相应的，本申请实施例还提供了一种太阳能电池的制作方法，用于制作上述任一实施例所提供的太阳能电池。
在本申请一个实施例中，所述太阳能电池的形成工艺为金属有机化合物气相外延(MOCVD)沉积，即采用金属有机化合物气相外延(MOCVD)沉积方法形成所述太阳能电池，但本申请对此并不做限定，在本申请其他实施例中，还可以采用其他形成工艺形成所述太阳能电池，具体视情况而定。
具体的，如图2所示，本申请实施例所提供的太阳能电池的制作方法包括：
S201：制作第一子电池10。
具体的，如图3所示，在本申请的一个实施例中，制作第一子电池包括：
在锗衬底11第一侧表面形成第一子电池发射区12，可选的，所述第一子电池发射区12通过采用磷扩散方法，在所述锗衬底第一侧表面内进行磷掺杂形成；
在所述第一子电池发射区12背离所述锗衬底11一侧形成成核层，作为第一子电池窗口层13。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述锗衬底为P型衬底，所述第一子电池发射区为N型发射区，所述锗衬底和所述第一子电池发射区组成所述第一子电池的PN结，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子电池窗口层为与锗衬底晶格匹配的GaInP层或AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
S202：在所述第一子电池10第一侧表面形成第一隧穿结层20。
具体的，如图4所示，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，在所述第一子电池10第一侧表面形成第一隧穿结层20包括：
在所述第一子电池10第一侧形成第一子隧穿结层21；
在所述第一子隧穿结层21背离所述第一子电池10一侧形成第二子隧穿结层22。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子隧穿结层为N型GaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第一子隧穿结层为N型GaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子隧穿结层为P型GaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第二子隧穿结层为P型AlGaAs层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述第一子隧穿结层为Si掺杂的N型半导体层，所述第二子隧穿结层为C掺杂的P型半导体层，以使得所述第一子隧穿结层和所述第二子隧穿结层组成PN结，从而使得所述第二子电池的电流向所述第一子电池传输，且阻止所述第一子电池的电流向所述第二子电池传输。
S203：在所述第一隧穿结层20背离所述第一子电池10一侧形成变质缓冲层60，其中，所述变质缓冲层60包括至少两层缓冲层61和位于所述至少两层缓冲层61背离所述第一子电池一侧的过冲层62，所述至少两层缓冲层61中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池10和所述第二子电池30的晶格常数之间，从而在通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比来改变各子电池的带隙匹配程度，提高太阳能电池的光电转换效率的基础上，利用所述变质缓冲层缓解各子电池间存在的晶格失配产生残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
具体的，在本申请实施例中，所述至少两层缓冲层61包括层叠的第一缓冲层611和第二缓冲层612，所述第二缓冲层612形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层611形成时预设化合物的摩尔比，所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比，即五族源和三族源的物质的量之比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量。
而且，所述至少两个缓冲层中所述第二缓冲层612形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层611形成时预设化合物的摩尔比，还可以利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
另外，本申请实施例中，所述过冲层62形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层61中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，以使得在变质缓冲层中过冲层在形成时预设化合物的摩尔比最大，进而使得所述变质缓冲层保持应力平衡，避免所述变质缓冲层表面翘曲过大。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述五族源为砷烷，但本申请对此并不做限定，在本申请其他实施例中，所述五族源还可以为磷烷，具体视情况而定。
还需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述三族源为三甲基铝，但本申请对此并不做限定，在本申请其他实施例中，所述三族源还可以为三甲基镓或三甲基铟，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述变质缓冲层60包括两层缓冲层61和过冲层62，具体的，如图5所示，所述变质缓冲层60包括：在所述第一隧穿结层20背离所述第一子电池10一侧表面形成第一缓冲层611；在所述第一缓冲层611背离所述第一隧穿结层20一侧形成第二缓冲层612；在所述第二缓冲层612背离所述第一缓冲层612一侧形成过冲层62。但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述变质缓冲层60还可以包括更多层缓冲层和过冲层，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比为固定值，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比为固定值，以降低所述变质缓冲层形成的工艺难度。
在本申请的另一个实施例中，所述第一缓冲层包括第一子缓冲层和第二子缓冲层，所述第二子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述第二缓冲层包括第三子缓冲层和第四子缓冲层，所述第四子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第三子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层均包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，以使得所述变质缓冲层的形成过程中预设化合物的摩尔比变化更为平滑。
在本申请的又一个实施例中，所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，可选的，如果所述至少两层缓冲层包括更多层缓冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大，以进一步使得所述变质缓冲层的形成过程中预设化合物的摩尔比变化更为平滑。
需要说明的是，当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层的预设化合物摩尔比为该缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的平均值或最大值。即当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的平均值大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的最大值大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比的最大值。
还需要说明的是，当所述至少两层缓冲层形成时各缓冲层内不同位置的预设化合物的摩尔比不是固定值时，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时不同位置的预设化合物的摩尔比的最大值。
以所述至少两层缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层为例，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的平均值以及大于所述第二缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的平均值，也可以为所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的最大值以及大于所述第二缓冲层形成时各位置处预设化合物的摩尔比的最大值，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层为三元材料层，如InGaAs层或InGaP层；在本申请另一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层为四元材料层，如AlInGaAs层或AlInGaP层，本申请对此并不做限定，只需保证所述变质缓冲层中各缓冲层中的材料的晶格常数相匹配即可。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述至少两层缓冲层包括M层缓冲层，M为不小于3的正整数，所述M层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增加，即在本实施例中，所述M层缓冲层中靠近所述第一子电池的所述第i缓冲层形成时预设化合物的摩尔比小于位于所述第i缓冲层背离所述第一子电池一侧的第i+1缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，其中，i依次为不小于1且小于M的正整数。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述M还可以为不小于5的正整数，本申请对此并不做限定，只需保证靠近所述第二子电池的所述第i+1缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的所述第i缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量，并利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层形成时五族源与三族源的摩尔比的取值范围为10～100，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述变质缓冲层中各缓冲层的厚度取值范围为200nm～500nm，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
S204：在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧依次形成第二子电池30、第二隧穿结层40和第三子电池50。
可选的，在本申请实施例中，在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧依次形成第二子电池30、第二隧穿结层40和第三子电池50包括：
在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧形成第二子电池30；
在所述第二子电池30背离所述变质缓冲层60一侧形成第二隧穿结层40；
在所述第二隧穿结层40背离所述第二子电池30一侧形成第三子电池50。
具体的，如图6所示，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧形成第二子电池30包括：
在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧形成第二子电池背场层31；
在所述第二子电池背场层31背离所述变质缓冲层60一侧形成第二子电池基区32；
在所述第二子电池基区32背离所述第二子电池背场层31一侧形成第二子电池发射区33；
在所述第二子电池发射区33背离所述第二子电池基区32一侧形成第二子电池窗口层34。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池背场层为GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第二子电池背场层也可以为AlGaAs层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池基区的为P型InGaAs层，所述第二子电池发射区为N型InGaAs层，以使得所述第二子电池基区和所述第二子电池发射区形成PN结，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第二子电池窗口层为AlGaInP层，在本申请另一个实施例中，所述第二子电池窗口层也可以为AlInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一子电池具有第一晶格常数，则所述第一子电池具有由所述第一晶格常数的材料构成的PN结，所述第二子电池具有第二晶格常数，则所述第二子电池具有由所述第二晶格常数的材料构成的PN结，所述第一晶格常数比所述第二晶格常数小0.001nm，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图7所示，在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧形成第二子电池30还包括：在所述变质缓冲层60与所述第二子电池背场层31之间形成分布式布拉格反射层70。
可选的，在本申请的一个实施例中，在所述变质缓冲层60与所述第二子电池背场层31之间形成分布式布拉格反射层70包括：
在所述变质缓冲层60背离所述第一子电池10一侧形成多个第一分布式布拉格反射层71和多个第二分布式布拉格反射层72，所述第二子电池背场层31形成在所述分布式布拉格反射层70表面；其中，所述多个第一分布式布拉格反射层71和所述多个第二分布式布拉格反射层72交替排布，且所述第一分布式布拉格反射层中的Al组分小于所述第二分布式布拉格反射层中的Al组分，所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层中的Al组分的取值范围为0～1，包括端点值；所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层中的In组分相同，且In组分的取值范围为0.01～0.03，包括端点值。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第一分布式布拉格反射层为AlxInzGaAs层，所述第二分布式布拉格反射层为AlyInzGaAs层，其中，0≤x≤y≤1，0.01≤z≤0.03，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
可选的，在本申请一个实施例中，所述分布式布拉格反射层包括交替排布3～30个周期的第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，即所述分布式布拉格反射层中所述第一分布式布拉格反射层和所述第二分布式布拉格反射层的数量取值范围为3～30，包括端点值，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请实施例中，所述分布式布拉格反射层不仅能够使太阳能电池吸收大部分的入射光，避免过多入射光反射或散射，造成光线的损失，提高少子的收集效率，还能够使到达第二子电池底部的光充分反射回第二子电池内部进行再次吸收，提升第二子电池对入射太阳光的捕捉效率，提高太阳能电池的光线利用率。
具体的，如图8所示，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，在所述第二子电池30背离所述变质缓冲层60一侧形成第二隧穿结层40包括：
在所述第二子电池30背离所述第一子电池10一侧形成第三子隧穿结层41；
在所述第三子隧穿结层41背离所述第二子电池30一侧形成第四子隧穿结层42。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子隧穿结层为N型InGaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子隧穿结层为N型GaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第四子隧穿结层为P型InGaAs层，在本申请的另一个实施例中，所述第四子隧穿结层为P型AlInGaAs层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述第三子隧穿结层为Si掺杂的N型半导体层，所述第四子隧穿结层为C掺杂的P型半导体层，以使得所述第三子隧穿结层和所述第四子隧穿结层组成PN结，从而使得所述第三子电池的电流向所述第二子电池传输，且阻止所述第二子电池的电流向所述第三子电池传输。
具体的，如图9所示，在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，在所述第二隧穿结层40背离所述第二子电池30一侧形成第三子电池50包括：
在所述第二隧穿结层40背离所述第二子电池30一侧形成第三子电池背场层51，可选的，所述第三子电池背场层为AlGaInP层；
在所述第三子电池背场层51背离所述第二隧穿结层40一侧形成第三子电池基区52；
在所述第三子电池基区52背离所述第三子电池背场层51一侧形成第三子电池发射区53；
在所述第三子电池发射区53背离所述第三子电池基区52一侧形成第三子电池窗口层54，可选的，所述第三子电池窗口层为AlInP层。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子电池基区为P型GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子电池基区还可以为P型AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述第三子电池发射区为N型GaInP层，在本申请的另一个实施例中，所述第三子电池发射区还可以为N型AlGaInP层，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
如图10所示，在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述制作方法还包括：
在所述第三子电池50背离所述第二子电池30一侧形成一层N型InGaAs层，作为欧姆接触层80。
综上所述，本申请实施例所提供的太阳能电池的制作方法中，不仅在所述第一子电池的第一侧表面依次形成第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池，还在所述第一子电池和所述第二子电池之间形成变质缓冲层，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池和所述第二子电池的晶格常数之间，从而在通过改变各子电池中三元甚至四元材料的组分配比来改变各子电池的带隙匹配程度，提高太阳能电池的光电转换效率的基础上，利用所述变质缓冲层缓解各子电池间存在的晶格失配产生残余应力和位错，提高太阳能电池的性能。
另外，本申请实施例所提供的太阳能电池的制作方法中，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比，从而在所述变质缓冲层中各缓冲层由应变积累至弛豫的过程中，利用较高的五族源与三族源的摩尔比加速所述变质缓冲层的应变积累至弛豫的过程，以减小应变厚度，进而减少各子电池间存在的晶格失配产生的应力和位错，同时增大完全弛豫厚度，以提高太阳能电池的质量。
而且，所述至少两个缓冲层中所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，还可以利用较高的五族源与三族源的摩尔比减少三族原子迁移能力，以有效改善所述变质缓冲层中各缓冲层表面的形貌，在保证所述变质缓冲层充分弛豫的前提下有效抑制位错。
本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，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)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：层叠的第一子电池、第一隧穿结层、第二子电池、第二隧穿结层、第三子电池以及位于所述第一隧穿结层和所述第二子电池之间的变质缓冲层，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层中各缓冲层的晶格常数位于所述第一子电池和所述第二子电池的晶格常数之间；
其中，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比；所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述至少两层缓冲层中各缓冲层包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层形成时五族源与三族源的摩尔比的取值范围为10～100，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层中各缓冲层为InGaAs层或InGaP层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层中各缓冲层为AlInGaAs层或AlInGaP层。
7.根据权利要求1-3、5-6任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层中各缓冲层的厚度取值范围为200nm～500nm，包括端点值。
8.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
制作第一子电池；
在所述第一子电池第一侧表面形成第一隧穿结层；
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧形成变质缓冲层；
在所述变质缓冲层背离所述第一子电池一侧依次形成第二子电池、第二隧穿结层和第三子电池；
其中，所述变质缓冲层包括至少两层缓冲层和位于所述至少两层缓冲层背离所述第一子电池一侧的过冲层，所述至少两层缓冲层包括层叠的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述第一缓冲层形成时预设化合物的摩尔比，所述过冲层形成时预设化合物的摩尔比大于所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比；所述预设化合物的摩尔比为五族源与三族源的摩尔比。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层包括：
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面依次形成至少两层缓冲层；
在所述至少两层缓冲层背离所述第一隧穿结层一侧表面形成过冲层；
其中，所述至少两层缓冲层中各缓冲层包括两层子缓冲层，靠近所述第二子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比大于靠近所述第一子电池的子缓冲层形成时预设化合物的摩尔比。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面形成变质缓冲层包括：
在所述第一隧穿结层背离所述第一子电池一侧表面依次形成至少两层缓冲层；
在所述至少两层缓冲层背离所述第一隧穿结层一侧表面形成过冲层；
其中，所述至少两层缓冲层中各缓冲层形成时预设化合物的摩尔比沿所述第一子电池至所述第二子电池方向逐渐增大。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101388337A (zh) * 2008-10-28 2009-03-18 厦门乾照光电有限公司 一种生长高质量具有双缓冲层的单晶氮化铟薄膜的方法
CN108493284A (zh) * 2018-05-03 2018-09-04 扬州乾照光电有限公司 一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法
CN110911502A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 扬州乾照光电有限公司 一种太阳能电池及其制作方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243831A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Panasonic Corp 半導体レーザ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101388337A (zh) * 2008-10-28 2009-03-18 厦门乾照光电有限公司 一种生长高质量具有双缓冲层的单晶氮化铟薄膜的方法
CN108493284A (zh) * 2018-05-03 2018-09-04 扬州乾照光电有限公司 一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法
CN110911502A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 扬州乾照光电有限公司 一种太阳能电池及其制作方法

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