CN206584943U - 一种正向生长的匹配四结太阳能电池 - Google Patents

一种正向生长的匹配四结太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN206584943U
CN206584943U CN201620853772.4U CN201620853772U CN206584943U CN 206584943 U CN206584943 U CN 206584943U CN 201620853772 U CN201620853772 U CN 201620853772U CN 206584943 U CN206584943 U CN 206584943U
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
layers
sub
algaas
gainp
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
CN201620853772.4U
Other languages
English (en)
Inventor
孟宪松
方亮
高伟
张宝
高慧
裴东
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.)
Tianjin Lantian Solar Tech Co ltd
Original Assignee
Tianjin Lantian Solar Tech 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 Tianjin Lantian Solar Tech Co ltd filed Critical Tianjin Lantian Solar Tech Co ltd
Priority to CN201620853772.4U priority Critical patent/CN206584943U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206584943U publication Critical patent/CN206584943U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种正向生长的匹配四结太阳能电池，顶电池为AlGaInP顶电池，上子电池为AlGaAs子电池，下子电池为GaInAsNSb子电池，缓冲层为GaInAs缓冲层，成核层为GaInP成核层，底电池为Ge底电池，顶电池、上子电池、下子电池和底电池晶格匹配。本实用新型中，顶电池、上子电池、下子电池和底电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热致损失，提高了电池效率；最下方的衬底为Ge衬底，降低了成本；制造时不需要其他技术路线的剥离、金属键合或半导体键合等复杂工艺，成品率可以达到50％以上，电池性能的一致性和均匀性好，生产效率高，易于实现规模生产。

Description

一种正向生长的匹配四结太阳能电池
技术领域
本实用新型属于砷化镓太阳电池结构技术领域，尤其是一种正向生长的匹配四结太阳能电池。
背景技术
砷化镓是一种重要的半导体材料，属III-V族化合物半导体，化学式为GaAs，是闪锌矿型晶格结构，其可以制成电阻率比硅、锗高三个数量级以上的半绝缘高阻材料，经过人们的研究，砷化镓作为高效太阳能电池的材料性能也很优异。目前，某些公司研制的正向匹配三结级联GaInP/GaAs/Ge太阳电池在AM0光谱下的转换效率都接近30.0％，但电池的光电流密度通常受限于顶电池，底电池上冗余的光电流密度不能被有效的利用，使其不能实现全光谱的吸收利用；同时三结级联砷化镓太阳电池有相当一部分大于对应子电池禁带宽度的能量以热能形式损失。为了解决上述问题，人们经过研究，制备出四结砷化镓太阳电池和五结砷化镓太阳电池，这些结构能够保证各个子电池的外延质量，但是仍然存在欧姆损耗和光学损失的问题，所使用的键合技术要求两个衬底，提高了制造成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供成本合理、电流失配小、电池效率高、性能优异的一种正向生长的匹配四结太阳能电池。
本实用新型采取的技术方案是：
一种正向生长的匹配四结太阳能电池，其特征在于：包括底电池、子电池和顶电池，顶电池上为接触层，顶电池和底电池之间依次为第三隧穿结、上子电池、第二隧穿结、下子电池、第一隧穿结、缓冲层和成核层；所述顶电池为AlGaInP顶电池，所述上子电池为AlGaAs 子电池，所述下子电池为GaInAsNSb子电池，所述缓冲层为GaInAs缓冲层，所述成核层为 GaInP成核层，所述底电池为Ge底电池，所述衬底为Ge衬底，所述顶电池、上子电池、下子电池和底电池晶格匹配。
而且，所述顶电池、上子电池、下子电池和Ge底电池的禁带宽度分别为2.0eV、1.5eV、 1.1eV和0.67eV。
而且，所述第一隧穿结为AlGaAs层和GaAs层；第二隧穿结为AlGaAs层和GaAs层；第三隧穿结为GaInP层和AlGaAs层。
而且，所述第一隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度 0.01～0.02μm；
所述第二隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～ 0.02μm；
所述第三隧穿结包括p型掺杂的GaInP层和n型掺杂的AlGaAs层；所述GaInP层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～ 0.02μm。
而且，所述顶电池、上子电池和下子电池均包括窗口层、发射区、基区和背场层。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型中，AlGaInP顶电池、AlGaAs子电池、GaInAsNSb子电池和Ge底电池的禁带宽度分别为2.0eV、1.5eV、1.1eV和0.67eV，各个电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热致损失，提高了电池效率；最下方的衬底为Ge衬底，降低了成本；制造时不需要其他技术路线的剥离、金属键合或半导体键合等复杂工艺，成品率可以达到50％以上，电池性能的一致性和均匀性好，生产效率高，易于实现规模生产。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。
一种正向生长的匹配四结太阳能电池，如图1所示，本实用新型的创新在于：包括底电池10、子电池和顶电池2，顶电池上为GaAs欧姆接触层1，顶电池和底电池之间依次为第三隧穿结3、上子电池4、第二隧穿结5、下子电池6、第一隧穿结7、缓冲层8和成核层9；所述顶电池为AlGaInP顶电池，所述上子电池为AlGaAs子电池，所述下子电池为GaInAsNSb子电池，所述缓冲层为GaInAs缓冲层，所述成核层为GaInP成核层，所述底电池为Ge底电池，所述衬底为Ge衬底11，所述顶电池、上子电池、下子电池和底电池晶格匹配。
本实施例中，顶电池、上子电池、下子电池和Ge底电池的禁带宽度分别为2.0eV、1.5 eV、1.1eV和0.67eV。所述第一隧穿结为AlGaAs层71和GaAs层72；第二隧穿结为AlGaAs层51和GaAs层52；第三隧穿结为GaInP层31和AlGaAs层32。
上述各个隧穿结具体结构是：
所述第一隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～ 0.02μm；
所述第二隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～ 0.02μm；
所述第三隧穿结包括p型掺杂的GaInP层和n型掺杂的AlGaAs层；所述GaInP层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～0.02μm；所述AlGaAs层的掺杂浓度为1×1020cm-3、厚度0.01～ 0.02μm。
所述顶电池、上子电池和下子电池如图1所示，三者均包括窗口层、发射区、基区和背场层，具体是：
1.AlGaInP顶电池包括AlInP窗口层21、AlGaInP发射区22、AlGaInP基区23和AlInP背场层24；
2.AlGaAs子电池包括AlGaInP窗口层41、GaInP发射区42、AlGaAs基区43和GaInP背场层44；
3.GaInAsNSb子电池包括AlGaAs窗口61、GaInAsNSb发射区62、GaInAsNSb基区63和AlGaAs背场层64。
上述正向生长的匹配四结太阳能电池可以使用MOCVD法或者MBE法依次生长制得成品。
MOCVD法，Ge层的N型掺杂原子为As或P，其余层N型掺杂原子为Si、Se、S或Te，P 型掺杂原子为Zn、Mg或C。
MBE法中，Ge层的N型掺杂原子为As或P，其余层N型掺杂原子为Si、Se、S、Sn或Te， P型掺杂原子为Be、Mg或C。
以MOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)为例，在p形Ge衬底上依次外延生长Ge底电池、GaInP成核层、GaInAs缓冲层、第一隧穿结、GaInAsNSb子电池、第二隧穿结、AlGaAs子电池、第三隧穿结和AlGaInP顶电池、以及n型重掺杂的GaAs接触层。
本实用新型中，AlGaInP顶电池、AlGaAs子电池、GaInAsNSb子电池和Ge底电池的禁带宽度分别为2.0eV、1.5eV、1.1eV和0.67eV，各个电池的电流失配小，减小了光电转换过程中的热致损失，提高了电池效率；最下方的衬底为Ge衬底，降低了成本；制造时不需要其他技术路线的剥离、金属键合或半导体键合等复杂工艺，成品率可以达到50％以上，电池性能的一致性和均匀性好，生产效率高，易于实现规模生产。

Claims (1)

1.一种正向生长的匹配四结太阳能电池，其特征在于：包括底电池、子电池和顶电池，顶电池上为接触层，顶电池和底电池之间依次为第三隧穿结、上子电池、第二隧穿结、下子电池、第一隧穿结、缓冲层和成核层；所述顶电池为AlGaInP顶电池，所述上子电池为AlGaAs子电池，所述下子电池为GaInAsNSb子电池，所述缓冲层为GaInAs缓冲层，所述成核层为GaInP成核层，所述底电池为Ge底电池，衬底为Ge衬底，所述顶电池、上子电池、下子电池和底电池晶格匹配；
所述顶电池、上子电池、下子电池和Ge底电池的禁带宽度分别为2.0eV、1.5eV、1.1eV和0.67eV；
所述第一隧穿结为AlGaAs层和GaAs层；第二隧穿结为AlGaAs层和GaAs层；第三隧穿结为GaInP层和AlGaAs层；
所述第一隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的厚度0.01～0.02μm；
所述第二隧穿结包括p型掺杂的AlGaAs层和n型掺杂的GaAs层；所述AlGaAs层的厚度0.01～0.02μm；所述GaAs层的厚度0.01～0.02μm；
所述第三隧穿结包括p型掺杂的GaInP层和n型掺杂的AlGaAs层；所述GaInP层的厚度0.01～0.02μm；所述AlGaAs层的厚度0.01～0.02μm；
所述AlGaInP顶电池包括AlInP窗口层、AlGaInP发射区、AlGaInP基区和AlInP背场层；
所述AlGaAs子电池包括AlGaInP窗口层、GaInP发射区、AlGaAs基区和GaInP背场层；
所述GaInAsNSb子电池包括AlGaAs窗口、GaInAsNSb发射区、GaInAsNSb基区和AlGaAs背场层。
CN201620853772.4U 2016-08-05 2016-08-05 一种正向生长的匹配四结太阳能电池 Active CN206584943U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620853772.4U CN206584943U (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种正向生长的匹配四结太阳能电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201620853772.4U CN206584943U (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种正向生长的匹配四结太阳能电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206584943U true CN206584943U (zh) 2017-10-24

Family

ID=60109083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201620853772.4U Active CN206584943U (zh) 2016-08-05 2016-08-05 一种正向生长的匹配四结太阳能电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206584943U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594285A (zh) * 2021-09-30 2021-11-02 南昌凯迅光电有限公司 一种正向四结砷化镓太阳电池及其制作方法
CN113851247A (zh) * 2021-09-02 2021-12-28 东华理工大学 一种砷化镓p-n结型核电池及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851247A (zh) * 2021-09-02 2021-12-28 东华理工大学 一种砷化镓p-n结型核电池及其制备方法
CN113594285A (zh) * 2021-09-30 2021-11-02 南昌凯迅光电有限公司 一种正向四结砷化镓太阳电池及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105762208B (zh) 一种正向失配四结级联砷化镓太阳电池及其制备方法
Grassman et al. Epitaxially-grown metamorphic GaAsP/Si dual-junction solar cells
CN106024924B (zh) 一种含新型隧穿结的晶格失配太阳能电池及其制备方法
CN102790120B (zh) GaInP/GaAs/Ge三结级联太阳能电池及其制备方法
CN103928539A (zh) 多结iii-v太阳能电池及其制造方法
CN104300015A (zh) AlGaAs/GaInAs/Ge连续光谱太阳能电池
CN103219414B (zh) GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结级联太阳电池的制作方法
Oshima et al. High doping performance of sulfur and zinc dopants in tunnel diodes using hydride vapor phase epitaxy
CN102790117B (zh) GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池及其制备方法
CN206584943U (zh) 一种正向生长的匹配四结太阳能电池
CN103000740B (zh) GaAs/GaInP双结太阳能电池及其制作方法
CN110911510B (zh) 一种含超晶格结构的硅基氮化物五结太阳电池
CN105576068A (zh) 一种双面生长的InP五结太阳电池
CN103346190B (zh) Si衬底的四结级联太阳能电池及其制备方法
CN103258874B (zh) 一种基于图形化锗衬底的三结太阳能电池及其制备方法
CN105355668A (zh) 一种具有非晶态缓冲层结构的In0.3Ga0.7As电池及制备方法
CN110556445A (zh) 一种叠层并联太阳能电池
CN104241416A (zh) 一种含量子阱结构的三结太阳能电池
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
CN210692559U (zh) 一种倒装生长的双异质结四结柔性太阳能电池
CN102779865A (zh) 一种以锗为隧穿结的硅基三结太阳能电池
Vaisman et al. GaAs solar cells on V-grooved silicon via selective area growth
CN103165720B (zh) 正装三结级联太阳电池及其制备方法
CN206992124U (zh) 一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池
CN111129196B (zh) 一种锗基叠层太阳电池及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant