CN114744070A - 一种多结叠层激光光伏电池 - Google Patents

一种多结叠层激光光伏电池 Download PDF

Info

Publication number
CN114744070A
CN114744070A CN202210374525.6A CN202210374525A CN114744070A CN 114744070 A CN114744070 A CN 114744070A CN 202210374525 A CN202210374525 A CN 202210374525A CN 114744070 A CN114744070 A CN 114744070A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
photovoltaic cell
substrate
cell
laser photovoltaic
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.)
Granted
Application number
CN202210374525.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114744070B (zh
Inventor
吴真龙
张策
朱鸿根
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.)
Xiamen Changelight Co Ltd
Original Assignee
Xiamen Changelight Co Ltd
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 Xiamen Changelight Co Ltd filed Critical Xiamen Changelight Co Ltd
Priority to CN202210374525.6A priority Critical patent/CN114744070B/zh
Publication of CN114744070A publication Critical patent/CN114744070A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114744070B publication Critical patent/CN114744070B/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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
    • H01L31/03048—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP comprising a nitride compounds, e.g. InGaN
    • 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
    • H01L31/0735—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 comprising only AIIIBV compound semiconductors, e.g. GaAs/AlGaAs or InP/GaInAs solar cells
    • 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)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本申请公开了一种多结叠层激光光伏电池，通过在衬底上叠层制备若干子电池，并在各个子电池中间插入隧穿结，利用所述隧穿结将若干子电池串联起来，即可获得较高的输出电压，并设置发射区的带隙高于基区的带隙，可以提高器件开路电压，进一步的，还设置第一子电池到第N子电池的窗口层和背场层的厚度依次减小，搭配发射区和基区的厚度依次增加，可以提高激光光伏电池的转换效率。

Description

一种多结叠层激光光伏电池
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，尤其是涉及一种多结叠层激光光伏电池。
背景技术
无线能量传输技术是一种通过真空或空气介质传播电磁波以实现电能传输的技术。目前，对于长距离的能量传输而言，激光和微波被认为是最有应用前景的两种传输载体。由于激光具有单色性好、方向性好、能量集中的优点，即使在较小发射功率下，激光无线能量传播系统也能实现远距离的电能传输，同时系统所需的发射和接收设备的体积和质量只需要同类微波设备的1/10，且没有与通信卫星相互干扰的风险，因此在飞行器、人造卫星、航天器等空间用电设备领域具有较好的应用前景。激光光伏电池的工作原理与太阳能电池类似，但由于是针对单色光源，前者可以获得更高的转换效率。
GaAs是III/V族化合物半导体材料，其在室温下的禁带宽度Eg为1.428eV，GaAs的PN结电池可以用于将波长为808nm～830nm之间的激光的能量转换为电能，其可用作激光供能系统中的激光电池。但是GaAs电池的开路电压只有1V，不能够直接用于电子器件电路的电源。为了获得更高的输出电压，现有技术中的激光光伏电池是通过将多个单结电池串联的方式来实现的，具体来说，一般通过在晶片上刻蚀隔离槽的方式将电池芯片进行隔离，再通过引线将多个子电池单元串联以获得高电压输出。但是，芯片间互连一方面会增加受光面积，导致其与激光光斑或光纤横截面的大小不匹配，影响光电转换效率；另一方面，电隔离的刻蚀槽部分不会产生光生电流，同样也影响光电转换效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多结叠层激光光伏电池，可以有效提高激光光伏电池的开路电压，进而可以大幅提升激光光伏电池的转换效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多结叠层激光光伏电池，其特征在于，包括：
衬底；
在所述衬底上依次层叠设置的多个子电池；
以及，设置于相邻两个所述子电池之间的隧穿结；
其中，各个子电池之间通过所述隧穿结进行串联，并且在第一方向上，所述子电池的PN结材料吸光厚度依次增加，所述第一方向为所述子电池指向所述衬底的方向。
优选的，在上述的激光光伏电池中，在所述衬底上依次层叠设置有N个子电池，所述N个子电池在所述第一方向上分别为第一子电池至第N子电池，N为大于1的正整数；
其中，每个子电池包括沿所述第一方向依次设置的窗口层、发射区、基区以及背场层，并且在所述第一方向上，所述发射区和所述基区的厚度依次增加。
优选的，在上述的激光光伏电池中，在所述第一方向上，所述基区的带隙保持不变，所述发射区的带隙依次增加，且所述发射区的带隙大于所述基区的带隙。
优选的，在上述的激光光伏电池中，所述基区的材料为GaAs，所述发射区的材料为AlGaAs或AlGaInP。
优选的，在上述的激光光伏电池中，在所述第一方向上，所述窗口层和所述背场层的厚度依次减小。
优选的，在上述的激光光伏电池中，在同一所述子电池中，所述窗口层与所述背场层的厚度相同，均为30-150nm。
优选的，在上述的激光光伏电池中，所述窗口层的材料为AlGaAs或AlGaInP，所述背场层的材料为AlGaAs或AlGaInP。
优选的，在上述的激光光伏电池中，所述衬底为Ge衬底或GaAs衬底。
优选的，在上述的激光光伏电池中，所述隧穿结包括N型AlGaAs层和P型AlGaAs层，每层厚度为15-25nm。
优选的，在上述的激光光伏电池中，还包括:
设置于第一子电池背离所述衬底一侧表面的欧姆接触层；
以及，设置于所述衬底朝向所述子电池一侧表面的缓冲层。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的多结叠层激光光伏电池中，通过在衬底上叠层制备若干子电池，并在各个子电池中间插入隧穿结，利用所述隧穿结将若干子电池串联起来，即可获得较高的输出电压。本方案采用异质结发射区，发射区的带隙高于基区的带隙，可以提高器件开路电压，进一步的，还设置第一子电池到第N子电池的窗口层和背场层的厚度依次减小，搭配发射区和基区的厚度依次增加，可以提高激光光伏电池的转换效率。
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。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种多结叠层激光光伏电池的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种多结叠层激光光伏电池的结构示意图；
图3-图9为本发明实施例提供的一种双结叠层激光光伏电池的制作方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、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。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
参考图1和图2，图1本发明实施例提供的一种多结叠层激光光伏电池的结构示意图，图2为本发明实施例提供的另一种多结叠层激光光伏电池的结构示意图。如图1和图2所示，所述激光光伏电池包括：
衬底10，所述衬底可以为Ge衬底或GaAs衬底；
在所述衬底10上依次层叠设置的多个子电池；
以及，设置于相邻两个所述子电池之间的隧穿结；
其中，各个子电池之间通过所述隧穿结进行串联，并且在第一方向上，所述子电池的PN结材料吸光厚度依次增加，所述第一方向为所述子电池指向所述衬底10的方向。
进一步的，所述激光光伏电池还包括:
设置于第一子电池17背离所述衬底10一侧表面的欧姆接触层18；
以及，设置于所述衬底10与第N隧穿结12之间的缓冲层11。
其中，所述隧穿结都是采用N型AlGaAs层和P型AlGaAs层构成，其中N型和P型掺杂分别采用Si和C掺杂，每层厚度为15-25nm，如可以为20nm。
如图2所示，在所述衬底10上依次层叠设置有N个子电池，所述N个子电池在所述第一方向上分别为第一子电池17、第二子电池15至第N子电池13，N为大于1的正整数，例如N＝6；需要说明的是，所述子电池的数目可以基于需求设定，不限于本发明所述方式。
其中，每个子电池包括沿所述第一方向依次设置的窗口层24、发射区23、基区22以及背场层21，并且在所述第一方向上，所述发射区23和所述基区22的厚度依次增加，以使得每结子电池贡献的光生电流相同。
进一步的，在所述第一方向上，所述基区22的带隙保持不变，所述发射区23的带隙依次增加，且所述发射区23的带隙大于所述基区22的带隙。
其中，所述基区22的材料可以为GaAs，所述发射区23的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。
本发明实施例中，激光从第一子电池17入射，被吸收部分光，剩余的光接着入射到第二子电池15，再被吸收部分光，以此类推，剩余的光最后入射至第N子电池13，剩余光子被全部吸收。因为N个子电池串联，最终器件电流取决于电流最小的子电池，所以理论设计需要N个子电池的光生电流相同，根据入射顺序，因此需要设计第一子电池17到第N子电池13的PN结材料吸光厚度依次增加。需要说明的是，第一隧穿结16至第N隧穿结12中的任一者均不吸收入射激光。
本发明实施例中，子电池的窗口层24、背场层21和隧穿结等功能层，理论上不吸光，但是因为通常这几层都采用较高的掺杂，特别是隧穿结需要用到的1E19以上的掺杂浓度，即使采用高带隙材料也会掺杂引起的吸光效应，而基区22和发射区23部分一方面会产生光生辐射复合，产生光生电流，另一方面也会产生光生非辐射复合，包括俄歇复合。此类非辐射复合的发射几率与材料带隙直接相关，如果上层子电池的带隙较高，其相应的非辐射复合会减小，增加下层子电池的受光能量。
另外，各子电池串联构成一个整体，上层电池对下层电池具有“滤光”和“发光”两种作用。上层电池是用于分离载流子的PN结结构，本身也是良好的发光二极管结构。在电场的驱动下，载流子在PN结区域发生辐射复合，释放二次光子。如果上层子电池的带隙较高，释放出的二次光子能量也较高，二次光子会对下层子电池产生光生电流，增加光电转换效率。
本发明实施例中，在所述第一方向上，所述窗口层24和所述背场层21的厚度依次减小，搭配发射区23和基区22的厚度依次增加，可以调制空间电荷区厚度和载流子收集效果。
有益效果是，特别对于开始的前几结子电池，基区22和发射区23的总厚度极小会导致空间电荷区的宽度超过基区22和发射区23的总厚度，扩展到窗口层24和背场层21，此时如果对应增加窗口层24和背场层21的厚度可以更有效的收集光生载流子，提高激光电池转换效率。
其中，在同一所述子电池中，所述窗口层24与所述背场层21的厚度相同，均为30-150nm，例如在第一子电池17中，所述窗口层24与所述背场层21的厚度均可以为100nm。
其中，所述窗口层24的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种，所述背场层21的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。
相对于现有技术采用的第一子电池到第N子电池的发射区和基区厚度依次增加，而窗口层和背场层采用相同厚度设计，并且在多结方案中，例如20结激光电池，其第一子电池的基区和发射区总厚度需要设计小于40nm，如果达到100结激光电池的话，其第一子电池的基区和发射区总厚度需要设计小于10nm，厚度太薄导致厚度和组分均匀性差异放大，影响器件性能，而且此厚度开始出现量子限制效应，影响载流子收集效果。
而本方案采用异质结发射区，即发射区带隙高于基区，而且设计第一子电池到第N子电池的发射区带隙依次增加。发射区带隙高于基区，带隙高吸光少，主要由基区吸光产生光生电流，因此需要设计比常规方案厚度更厚的基区，可以减少多结子电池的基区厚度差异，提高厚度生长可控性和均匀性。此外，异质结发射区可以提高器件开路电压。
并且，第一子电池到第N子电池的发射区带隙依次增加，厚度依次增加，发射区材料采用AlGaAs或者AlGaInP，随着Al组分增加，材料杂质深能级增加导致非辐射复合增加。对于开始的前几结厚度薄，非辐射复合需要控制尽量低的水平，采用相对低Al组分的AlGaAs或者AlGaInP可以保证吸光效果。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的多结叠层激光光伏电池中，通过在衬底上叠层制备若干子电池，并在各个子电池中间插入隧穿结，利用所述隧穿结将若干子电池串联起来，即可获得较高的输出电压。本方案采用异质结发射区，发射区的带隙高于基区的带隙，可以提高器件开路电压，进一步的，还设置第一子电池到第N子电池的窗口层和背场层的厚度依次减小，搭配发射区和基区的厚度依次增加，可以提高激光光伏电池的转换效率。
基于上述实施例，本发明另一实施例还提供一种多结叠层激光光伏电池的制作方法，以双结叠层激光光伏电池为例，如图3-图9所示，图3-图9为本发明实施例提供的一种双结叠层激光光伏电池的制作方法工艺流程图，所述制作方法包括：
步骤S100：如图3所示，提供一衬底10；所述衬底10可以为Ge衬底或GaAs衬底；
步骤S101：如图4所示，在所述衬底10的一侧表面形成缓冲层11；
步骤S102：如图5所示，在所述缓冲层11背离所述衬底10的一侧表面形成第二隧穿结14；
其中，所述第二隧穿结14可以采用N型AlGaAs层和P型AlGaAs层构成，其中N型和P型掺杂分别采用Si和C掺杂，每层厚度为15-25nm，如可以为20nm。
步骤S103：如图6所示，在所述第二隧穿结14背离所述缓冲层11的一侧表面形成第二子电池15；
具体的，在所述第二隧穿结14上逐层制备第二背场层151、第二基区152、第二发射区153以及第二窗口层154，以形成第二子电池15。所述第二基区152的材料可以为GaAs，所述第二发射区153的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。所述第二窗口层154的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种，所述第二背场层151的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。
步骤S104：如图7所示，在所述第二子电池15背离所述第二隧穿结14的一侧表面形成第一隧穿结16；
其中，所述第一隧穿结16可以采用N型AlGaAs层和P型AlGaAs层构成，其中N型和P型掺杂分别采用Si和C掺杂，每层厚度为15-25nm，如可以为20nm。
步骤S105：如图8所示，在所述第一隧穿结16背离所述第二子电池15的一侧表面形成第一子电池17；
具体的，在所述第一隧穿结16上逐层制备第一背场层171、第一基区172、第一发射区173以及第一窗口层174，以形成第一子电池17。所述第一基区172的材料可以为GaAs，所述第一发射区173的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。所述第一窗口层174的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种，所述第一背场层171的材料可以为AlGaAs或AlGaInP中的任意一种。
步骤S106：如图9所示，在所述第一子电池17背离所述第一隧穿结16的一侧表面形成欧姆接触层18。
在上述欧姆接触层18、第一子电池16、第一隧穿结15、第二子电池14、第二隧穿结13以及缓冲层11的制备过程中，均可以采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)的方法形成。
本发明实施例通过利用第一隧穿结13将位于衬底上的第二子电池和第一子电池进行串联，形成双结叠层激光光伏电池。相对于现有技术中通过刻蚀隔离槽来获得较高的输出电压的方法，本实施例的光伏器件在制备过程中无需刻蚀隔离槽，因此不仅增大了其中双结叠层激光光伏电池的有效受光面积，继而提高输出电压，而且在制备过程中还避免了隔离槽的刻蚀和填充工艺，有效简化了制备工艺，降低制备成本。
当然，本发明的光伏器件中的多结叠层激光光伏电池并不限于实施例中描述的双结和六结，在制备该光伏器件的过程中，可根据实际使用中所需的输出电压的大小，来确定多结叠层激光光伏电池的具体结数，即该多结叠层激光光伏电池中子电池的个数。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的多结叠层激光光伏电池中，通过在衬底上叠层制备若干子电池，并在各个子电池中间插入隧穿结，利用所述隧穿结将若干子电池串联起来，即可获得较高的输出电压。本方案采用异质结发射区，发射区的带隙高于基区的带隙，可以提高器件开路电压，进一步的，还设置第一子电池到第N子电池的窗口层和背场层的厚度依次减小，搭配发射区和基区的厚度依次增加，可以提高激光光伏电池的转换效率。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，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部分互相参见即可。对于实施例公开的制作方法而言，由于其与实施例公开的多结叠层激光光伏电池相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见多结叠层激光光伏电池部分说明即可。
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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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)

1.一种多结叠层激光光伏电池，其特征在于，包括：
衬底；
在所述衬底上依次层叠设置的多个子电池；
以及，设置于相邻两个所述子电池之间的隧穿结；
其中，各个子电池之间通过所述隧穿结进行串联，并且在第一方向上，所述子电池的PN结材料吸光厚度依次增加，所述第一方向为所述子电池指向所述衬底的方向。
2.根据权利要求1所述的激光光伏电池，其特征在于，在所述衬底上依次层叠设置有N个子电池，所述N个子电池在所述第一方向上分别为第一子电池至第N子电池，N为大于1的正整数；
其中，每个子电池包括沿所述第一方向依次设置的窗口层、发射区、基区以及背场层，并且在所述第一方向上，所述发射区和所述基区的厚度依次增加。
3.根据权利要求2所述的激光光伏电池，其特征在于，在所述第一方向上，所述基区的带隙保持不变，所述发射区的带隙依次增加，且所述发射区的带隙大于所述基区的带隙。
4.根据权利要求3所述的激光光伏电池，其特征在于，所述基区的材料为GaAs，所述发射区的材料为AlGaAs或AlGaInP。
5.根据权利要求2所述的激光光伏电池，其特征在于，在所述第一方向上，所述窗口层和所述背场层的厚度依次减小。
6.根据权利要求5所述的激光光伏电池，其特征在于，在同一所述子电池中，所述窗口层与所述背场层的厚度相同，均为30-150nm。
7.根据权利要求6所述的激光光伏电池，其特征在于，所述窗口层的材料为AlGaAs或AlGaInP，所述背场层的材料为AlGaAs或AlGaInP。
8.根据权利要求1所述的激光光伏电池，其特征在于，所述衬底为Ge衬底或GaAs衬底。
9.根据权利要求1所述的激光光伏电池，其特征在于，所述隧穿结包括N型AlGaAs层和P型AlGaAs层，每层厚度为15-25nm。
10.根据权利要求1所述的激光光伏电池，其特征在于，还包括:
设置于第一子电池背离所述衬底一侧表面的欧姆接触层；
以及，设置于所述衬底朝向所述子电池一侧表面的缓冲层。
CN202210374525.6A 2022-04-11 2022-04-11 一种多结叠层激光光伏电池 Active CN114744070B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210374525.6A CN114744070B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 一种多结叠层激光光伏电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210374525.6A CN114744070B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 一种多结叠层激光光伏电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114744070A true CN114744070A (zh) 2022-07-12
CN114744070B CN114744070B (zh) 2024-06-25

Family

ID=82281370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210374525.6A Active CN114744070B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 一种多结叠层激光光伏电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114744070B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102623524A (zh) * 2012-04-06 2012-08-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种半导体太阳能电池及其制作方法
CN106611805A (zh) * 2015-10-22 2017-05-03 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 光伏器件及其制备方法、多结GaAs叠层激光光伏电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102623524A (zh) * 2012-04-06 2012-08-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种半导体太阳能电池及其制作方法
CN106611805A (zh) * 2015-10-22 2017-05-03 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 光伏器件及其制备方法、多结GaAs叠层激光光伏电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN114744070B (zh) 2024-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7709287B2 (en) Method of forming a multijunction solar cell structure with a GaAs/AIGaAs tunnel diode
TWI488316B (zh) 反向質變之多接面太陽能電池之替代基板
CN101740647B (zh) 具有两个变质层的四结倒置变质多结太阳能电池
TWI441343B (zh) 反向變質多接面太陽能電池中異質接面子電池
US6239354B1 (en) Electrical isolation of component cells in monolithically interconnected modules
US9712105B2 (en) Lateral photovoltaic device for near field use
US9240514B2 (en) Photovoltaic cell having a high conversion efficiency
CN109860325B (zh) 一种砷化物多结太阳能电池及其制作方法
US20100093127A1 (en) Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cell Mounted on Metallized Flexible Film
EP1134813A2 (en) Multijunction photovoltaic cell with thin first (top) subcell and thick second subcell of same or similar semiconductor material
JPH05114747A (ja) 改良されたモノリシツクなタンデム型太陽電池
JP2012533896A6 (ja) 変換効率の高い光電池
US20140090700A1 (en) High-concentration multi-junction solar cell and method for fabricating same
US5753050A (en) Thermophotovoltaic energy conversion device
US11245046B2 (en) Multi-junction tandem laser photovoltaic cell and manufacturing method thereof
CN111430493B (zh) 一种多结太阳能电池及供电设备
CN111146305A (zh) 一种太阳能电池
KR20210107702A (ko) 알루미늄-비소 및 인듐-인계 이종 접합을 갖는 광전지, 관련 다중 접합 전지 및 관련 방법
CN114744070B (zh) 一种多结叠层激光光伏电池
CN115332379A (zh) 一种具有多量子阱结构的多结太阳能电池
CN113990977A (zh) 一种多结太阳电池结构及其制备方法
Martinelli et al. Minority-carrier transport in InGaAsSb thermophotovoltaic diodes
JPH0955522A (ja) トンネルダイオード
RU2701873C1 (ru) Полупроводниковая структура многопереходного фотопреобразователя
CN111509056A (zh) 可有效利用窗口层内电子空穴对的太阳电池的窗口层结构

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