CN112885921B - 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法 - Google Patents

一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112885921B
CN112885921B CN202110047703.XA CN202110047703A CN112885921B CN 112885921 B CN112885921 B CN 112885921B CN 202110047703 A CN202110047703 A CN 202110047703A CN 112885921 B CN112885921 B CN 112885921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gaas
gainp
algasb
junction
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110047703.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112885921A (zh
Inventor
严威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou College of Information Technology CCIT
Original Assignee
Changzhou College of Information Technology CCIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou College of Information Technology CCIT filed Critical Changzhou College of Information Technology CCIT
Priority to CN202110047703.XA priority Critical patent/CN112885921B/zh
Publication of CN112885921A publication Critical patent/CN112885921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112885921B publication Critical patent/CN112885921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0725—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法。该三结级联太阳电池包括与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池以及AlGaSb单结电池，通过生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列将与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池和AlGaSb单结电池串联在一起，形成GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳电池。该三结电池设计简单且可获得穿透位错密度较低的电池材料，即可有效提高三结太阳电池的光电转换效率；另一方面该三结太阳电池厚度远远小于目前的电池，即减少原材料的使用，可以大大降低电池成本并广泛应用在民用领域。

Description

一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种基于90°失配位错量子点阵列生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法，该三结电池可实现对太阳光谱的充分利用，具有较高的电池效率。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭对环境无污染的清洁能源，而且是可以直接开发和利用的可再生资源。太阳能在发电过程中不会对环境造成污染且不产生温室效应，它是一种环保的可再生发电方式。
根据Shockley-Quisser模型计算得到的多结电池带隙组合为1.90/1.44/1.04eV的三结太阳电池在一个太阳下的转换效率可超过51％。2013年日本Sharp公司生产的小面积GaInP/GaAs/InGaAs(1.0eV)倒装太阳能电池的光电转换效率为44.4％(AM1.5，302倍聚光条件下)，这是迄今为止三结太阳电池聚光条件下最高转换效率。为释放GaAs与InGaAs电池间的晶格失配应力生长的晶格失配过渡层需要合理的设计及生长条件才能获得适合电池生长的缺陷密度且外延时间较长。上述电池效率低于理论值一方面是采用两个过渡缓冲层，结构相对复杂，参数设计困难；另一方面由于GaInP顶电池对位错缺陷非常敏感，如果渐变缓冲层质量较差或在生长过程中引入缺陷，则电池整体效率下降。
为解决该问题，可以用Sb基材料，例如GaSb(碲化镓)(0.73eV)或Al0.2Ga0.8Sb(1.0eV)的电池材料代替InGaAs子电池。GaAs与AlGaSb间7.8％的晶格失配应力可以通过设计生长沿着界面形成的单层90°失配位错量子阵列释放且该位错不会向上延伸至电池内部。一方面可以提高外延材料质量，另一方面可以降低电池成本。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于90°失配位错量子点阵列生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池，其具有合理的带隙组合，可实现对太阳的充分利用，减小电流失配，降低成本并提高电池效率，从而克服现有技术的不足。
本发明的另一目的在于提出前述GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池，包括与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池以及AlGaSb单结电池，通过生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列将与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池和AlGaSb单结电池串联在一起，形成GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳电池。该双结电池和AlGaSb单结电池通过生长90°失配位错量子点阵列解决GaAs与Al0.2Ga0.8Sb间7.8％的晶格失配问题，最终形成GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳电池。
具体而言，它包括依次在第一衬底上生长连接的GaInP子电池，第一隧穿结、GaAs子电池、GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列、第二隧穿结、AlGaSb子电池，其中，所述AlGaSb电池与一第二衬底键合，且该第二衬底和GaInP子电池上还分别设有电极；所述第二衬底至少选自Si衬底、金属片、陶瓷片和玻璃片中的任意一种。
所述三结太阳电池的带隙组合为1.90eV、1.42eV、1.0eV。
作为一种优选实施方式：
所述GaInP子电池包含依次设置的GaAs接触层、Al(Ga)InP窗口层、GaInP发射区、GaInP基区、(Al)GaInP或AlGaAs背场层；
所述第一隧穿结包含依次设置的P型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层，P型(Al)GaAs重掺层，N型GaInP或GaAs重掺层和N型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层；
所述GaAs子电池包含依次设置的AlGaAs窗口层、GaAs发射区、GaAs基区、(Al)GaAs或(Al)GaInP背场层；
生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列；
所述第二隧道结包含依次设置的P型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层，P型(Al)GaSb重掺层，N型AlGaSb或GaSb重掺层和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层；
所述AlGaSb子电池包含依次设置的Al0.1Ga0.9Sb窗口层、Al0.2Ga0.8Sb发射区、Al0.2Ga0.8Sb基区、Al0.1Ga0.9Sb背场层；
前述的依次设置是指按照逐渐靠近第二衬底的方向依次设置。
如上所述GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳的制备方法，其特征在于，该方法为：采用生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列将与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池和AlGaSb子电池串联在一起。
所述第一衬底至少选自GaAs或Ge衬底中的任意一种；
所述第二衬底至少选自Si衬底、金属片、陶瓷片和玻璃片中的任意一种；
该方法包括下列步骤：
(一)GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的生长
(1)在GaAs或Ge衬底，即第一衬底上生长AlGaAs或(Al)GaInP牺牲层、N型掺杂的GaAs接触层；
(2)生长GaInP太阳电池；
(3)生长第一隧道结，该隧道结包括沿逐渐远离GaInP电池的方向依次设置的P型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层，P型(Al)GaAs重掺层，N型GaInP或GaAs重掺层和N型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层；
(4)生长GaAs太阳电池；
(5)生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列；
(6)生长第二隧道结，该隧道结包括沿逐渐远离GaAs电池的方向依次设置的P型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层，P型(Al)GaSb重掺层，N型AlGaSb或GaSb重掺层和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层；
(7)生长AlGaSb太阳电池；
(8)生长P型GaSb层作为键合面；
(二)制备工艺
(1)将生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的P型GaSb层键合到第二衬底上，并除去GaAs或Ge衬底；
(2)在GaInP子电池和第二衬底上分别制备上、下电极，获得目标产品。
所述四结级联太阳电池电池中的各结构层均是采用MOCVD法或MBE法生长形成；
若采用MOCVD法，则N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C；
若采用MBE法，则N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。
与现有的太阳电池相比，本发明具有如下优点：
1.该三结级联太阳电池带隙组合为1.90eV，1.42eV，～1.03eV，各个子电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热能损失,提高了电池效率；
2.该三结电池设计简单且可获得穿透位错密度较低的电池材料，即可有效提高三结太阳电池的光电转换效率；
3.该三结太阳电池厚度远远小于目前的电池，即减少原材料的使用，可以大大降低电池成本并广泛应用在民用领域。
4.该三结级联太阳电池只需经过一次生长过程，而且与硅键合的技术相对成熟，降低了电池的制作难度。
附图说明
图1是本发明的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的结构示意图，该电池包含该太阳电池包含AlGaAs或(Al)GaInP牺牲层01、GaInP子电池25、第一隧道结26、GaAs子电池27、GaAs/AlGaSb界面90°失配位错量子点阵列形成层28、第二隧道结29、AlGaSb子电池30和GaSb键合层24。
GaInP子电池25包含Al(Ga)InP或AlGaAs背场层06、GaInP基区05、GaInP发射区04、Al(Ga)InP窗口层03和GaAs接触层02；
第一隧道结26包含Al(Ga)InP或AlGaAs势垒层09、GaInP或GaAs层08和(Al)GaAs层07；
GaAs子电池27包含AlGaAs或(Al)GaInP背场层13、GaAs基区12、GaAs发射区11和AlGaAs或(Al)GaInP窗口层10；
GaAs/AlGaSb界面90°失配位错量子点阵列形成层28包括GaAs过渡层14和AlGaSb过渡层15；
第二隧道结29包含AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层16、P型(Al)GaSb重掺层17，N型AlGaSb或GaSb重掺层18和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层19；
AlGaSb子电池30包含Al0.1Ga0.9Sb窗口层20、Al0.2Ga0.8Sb发射区21、Al0.2Ga0.8Sb基区22、Al0.1Ga0.9Sb背场层23；
图2是本发明实施例中GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联成品的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例的一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池，它包括与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池以及AlGaSb单结电池，该双结电池和AlGaSb单结电池通过生长90°失配位错量子点阵列解决GaAs与Al0.2Ga0.8Sb间7.8％的晶格失配问题，最终形成GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳。
具体而言，它包括依次在第一衬底上生长连接的GaInP子电池，第一隧穿结、GaAs子电池、GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列、第二隧穿结、AlGaSb子电池，其中，所述AlGaSb电池与一第二衬底键合，且该第二衬底和GaInP子电池上还分别设有电极；所述第二衬底至少选自Si衬底、金属片、陶瓷片和玻璃片中的任意一种。
该GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的生长制备方法包括下列具体步骤：
(一)GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的生长
(1)在GaAs或Ge衬底(第一衬底)上生长AlGaAs或(Al)GaInP牺牲层、N型掺杂的GaAs接触层；
(2)生长GaInP子电池，包含依次设置的N型Al(Ga)InP窗口层、N型GaInP发射区、P型GaInP基区、P型(Al)GaInP或AlGaAs背场层；
(3)生长第一隧穿结，包含沿逐渐远离GaInP子电池方向依次设置的的P型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层，P型(Al)GaAs重掺层，N型GaInP或GaAs重掺层和N型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层；
(3)生长GaAs子电池，包含依次设置的N型AlGaAs窗口层、N型GaAs发射区、P型GaAs基区、P型(Al)GaAs或(Al)GaInP背场层；
(4)生长P型GaAs/AlGaSb界面过渡层，形成90°失配位错量子点阵列形成层；
(5)生长第二隧道结，包含沿逐渐原理GaAs子电池方向设置的P型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层，P型(Al)GaSb重掺层，N型AlGaSb或GaSb重掺层和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层；
(6)生长Al0.2Ga0.8Sb子电池，包含依次设置的N型Al0.1Ga0.9Sb窗口层、N型Al0.2Ga0.8Sb发射区、P型Al0.2Ga0.8Sb基区、P型Al0.1Ga0.9Sb背场层以及P型GaSb键合层；
(二)制备工艺
(1)将生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池转移至硅等支撑衬底上；
(2)将生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的GaAs或Ge衬底剪薄剥离；
(3)制备上下电极，获得所需的太阳电池。
前述三结级联太阳电池中的各结构层均是采用MOCVD法或MBE法生长形成的；
若采用MOCVD法，则N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C；
若采用MBE法，则N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。
图1显示了一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的结构，该电池包含该太阳电池包含AlGaAs或(Al)GaInP牺牲层01、GaInP子电池25、第一隧道结26、GaAs子电池27、GaAs/AlGaSb界面90°失配位错量子点阵列形成层28、第二隧道结29、AlGaSb子电池30和GaSb键合层24。
GaInP子电池25包含Al(Ga)InP或AlGaAs背场层06、GaInP基区05、GaInP发射区04、Al(Ga)InP窗口层03和GaAs接触层02；
第一隧道结26包含Al(Ga)InP或AlGaAs势垒层09、GaInP或GaAs层08和(Al)GaAs层07；
GaAs子电池27包含AlGaAs或(Al)GaInP背场层13、GaAs基区12、GaAs发射区11和AlGaAs或(Al)GaInP窗口层10；
GaAs/AlGaSb界面90°失配位错量子点阵列形成层28包括GaAs过渡层14和AlGaSb过渡层15；
第二隧道结29包含AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层16、P型(Al)GaSb重掺层17，N型AlGaSb或GaSb重掺层18和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层19；
AlGaSb子电池30包含Al0.1Ga0.9Sb窗口层20、Al0.2Ga0.8Sb发射区21、Al0.2Ga0.8Sb基区22、Al0.1Ga0.9Sb背场层23。
图2显示了一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池成品的结构。
该三结级联太阳电池带隙组合为1.90eV，1.42eV，～1.03eV，各个子电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热能损失,提高了电池效率；该三结电池设计简单且可获得穿透位错密度较低的电池材料，即可有效提高三结太阳电池的光电转换效率；该三结太阳电池厚度远远小于目前的电池，即减少原材料的使用，可以大大降低电池成本并广泛应用在民用领域。该三结级联太阳电池只需经过一次生长过程，而且与硅键合的技术相对成熟，降低了电池的制作难度。
综上所述，本发明公开了一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法。该GaInP(1.9eV)/GaAs(1.42eV)/AlGaSb(1.0eV)级联太阳电池自上而下包括顶电极、减反膜、倒置生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳电池以及底电极。其制备工艺包括：前述三级联太阳电池采用MOCVD在GaAs衬底上倒置生长；并在GaInP电池表面和AlGaSb表面制作顶、底电极。该三结电池设计简单且可获得穿透位错密度较低的电池材料，即可有效提高三结太阳电池的光电转换效率；另一方面该三结太阳电池厚度远远小于目前的电池，即减少原材料的使用，可以大大降低电池成本并广泛应用在民用领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池，其特征在于，包括与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池以及AlGaSb单结电池，通过生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列将与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池和AlGaSb单结电池串联在一起，形成GaInP/GaAs/AlGaSb三结太阳电池；所述太阳电池包括依次在第一衬底上生长的GaInP子电池，第一隧穿结、GaAs子电池、GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列、第二隧穿结、AlGaSb子电池，其中，所述AlGaSb子电池与一第二衬底键合，且该第二衬底和GaInP子电池上还分别设有电极；所述三结太阳电池的带隙组合为1.90 eV、1.42 eV、1.0 eV；
所述GaInP子电池包含依次设置的GaAs接触层、Al(Ga)InP窗口层、GaInP发射区、GaInP基区、(Al)GaInP或AlGaAs背场层；
所述第一隧穿结包含依次设置的P型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层，P型(Al)GaAs重掺层，N型GaInP或GaAs重掺层和N型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层；
所述GaAs子电池包含依次设置的AlGaAs窗口层、GaAs发射区、GaAs基区、(Al)GaAs或(Al)GaInP背场层；
所述第二隧穿结包含依次设置的P型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层，P型(Al)GaSb重掺层，N型AlGaSb或GaSb重掺层和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层；
所述AlGaSb子电池包含依次设置的Al0.1Ga0.9Sb窗口层、Al0.2Ga0.8Sb发射区、Al0.2Ga0.8Sb基区、Al0.1Ga0.9Sb背场层；
所述的依次设置是指按照逐渐靠近第二衬底的方向依次设置。
2.根据权利要求1所述的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池，其特征在于，所述第一衬底至少选自GaAs或Ge衬底中的任意一种；所述第二衬底至少选自Si衬底、金属片、陶瓷片和玻璃片中的任意一种。
3.一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的制备方法，其特征在于，采用生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列将与GaAs晶格匹配的GaInP/GaAs双结电池和AlGaSb子电池串联在一起；所述制备方法包括以下步骤：
步骤1：GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的生长；
步骤1-1：在GaAs或Ge衬底，即第一衬底上生长AlGaAs或(Al)GaInP牺牲层、N型掺杂的GaAs接触层；
步骤1-2：生长GaInP太阳电池；
步骤1-3：生长第一隧道结，该隧道结包括沿逐渐远离GaInP电池的方向依次设置的P型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层，P型(Al)GaAs重掺层，N型GaInP或GaAs重掺层和N型AlGaAs或Al(Ga)InP势垒层；
步骤1-4：生长GaAs太阳电池；
步骤1-5：生长GaAs/AlGaSb间90°失配位错量子点阵列；
步骤1-6：生长第二隧道结，该隧道结包括沿逐渐远离GaAs电池的方向依次设置的P型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层，P型(Al)GaSb重掺层，N型AlGaSb或GaSb重掺层和N型AlGaSb或Al(Ga)InSb势垒层；
步骤1-7：生长AlGaSb太阳电池；
步骤1-8：生长P型GaSb层作为键合面；
步骤2：制备工艺；
步骤2-1：将生长的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的P型GaSb层键合到第二衬底上，并除去GaAs或Ge衬底；
步骤2-2：在GaInP子电池和第二衬底上分别制备上、下电极，获得目标产品。
4.根据权利要求3所述的GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池的制备方法，其特征在于，所述三结级联太阳电池中的各结构层均是采用MOCVD法或MBE法生长形成；
若采用MOCVD法，则N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P型掺杂原子为Zn、Mg或C；
若采用MBE法，则N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te，P型掺杂原子为Be、Mg或C。
CN202110047703.XA 2021-01-14 2021-01-14 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法 Active CN112885921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110047703.XA CN112885921B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110047703.XA CN112885921B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112885921A CN112885921A (zh) 2021-06-01
CN112885921B true CN112885921B (zh) 2022-10-25

Family

ID=76048228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110047703.XA Active CN112885921B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112885921B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2932059B2 (ja) * 1996-04-18 1999-08-09 株式会社日立製作所 太陽電池
US20090078308A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Emcore Corporation Thin Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells with Rigid Support
CN102054862B (zh) * 2009-10-28 2012-06-20 中国科学院半导体研究所 锑化物高电子迁移率晶体管及其制造方法
CN102184980B (zh) * 2011-04-02 2013-10-30 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 基于晶片键合的三结太阳能电池及其制备方法
CN102299159B (zh) * 2011-08-17 2013-11-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池及其制备方法
CN102324436B (zh) * 2011-09-22 2012-12-12 中国科学院半导体研究所 大失配硅基衬底锑化物高电子迁移率晶体管及制造方法
GB2552444A (en) * 2016-03-21 2018-01-31 Univ Warwick Heterostructure

Also Published As

Publication number Publication date
CN112885921A (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102184980B (zh) 基于晶片键合的三结太阳能电池及其制备方法
CN107527967B (zh) 一种具有抗辐照结构的高效三结级联砷化镓太阳电池及其制造方法
CN112447868A (zh) 一种高质量四结空间太阳电池及其制备方法
CN104300015B (zh) AlGaAs/GaInAs/Ge连续光谱太阳能电池
CN102790120B (zh) GaInP/GaAs/Ge三结级联太阳能电池及其制备方法
WO2012174952A1 (zh) 一种高倍聚光多结太阳能电池及其制备方法
CN109309139B (zh) 一种高电流密度晶格失配太阳能电池及其制备方法
CN102832285A (zh) 一种三结太阳能电池及其制备方法
WO2016145936A1 (zh) 倒装多结太阳能电池及其制备方法
CN110491964B (zh) 一种柔性双面太阳能电池及其制备方法
CN109326674B (zh) 含多个双异质结子电池的五结太阳能电池及其制备方法
CN109524492B (zh) 一种提高多结太阳能电池少数载流子收集的方法
CN102790117B (zh) GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法
CN108878550B (zh) 多结太阳能电池及其制备方法
CN103077983A (zh) 多结太阳能电池及其制备方法
CN110911510B (zh) 一种含超晶格结构的硅基氮化物五结太阳电池
CN110931593A (zh) 一种晶格匹配的硅基无砷化合物四结太阳电池
CN114171615B (zh) 一种硅基多结太阳电池及其渐变缓冲层
CN112885921B (zh) 一种GaInP/GaAs/AlGaSb三结级联太阳电池及其制备方法
TW201318189A (zh) 化合物半導體太陽能電池製造用積層體、化合物半導體太陽能電池及其製造方法
CN210692559U (zh) 一种倒装生长的双异质结四结柔性太阳能电池
CN102779865B (zh) 一种以锗为隧穿结的硅基三结太阳能电池
CN110556445A (zh) 一种叠层并联太阳能电池
CN110797427B (zh) 倒装生长的双异质结四结柔性太阳能电池及其制备方法
CN109103278B (zh) 一种无铝的高效六结太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant