CN209150135U - 一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，包括衬底，所述衬底的上方依次沉积有成核层、缓冲层、第一隧穿结层、反射层、中电池、第二隧穿结层、顶电池、聚光层和欧姆接触层。本实用新型通过设置聚光层，能够将光聚集起来，使在不增大受光区域面积的情况下，接收到更多的光，从而增加了光电之间的转化量，通过在中电池和顶电池的内部分别引入第一量子阱层和第二量子阱层，能够加宽电池的吸收光谱宽度,使电池的耗尽层变宽,改善电池的的抗辐照性能,从而提高电池外延片的光电转化效率，通过在中电池和顶电池中引入复合背面场层结构，能够提高电池光生载流子的收集效率，提升电池的整体光电转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池外延片技术领域，具体是一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片。
背景技术
砷化镓太阳能电池是航天器的最主要动力来源，与其他光伏电池相比具有更高的光电转化效率、更强的抗辐照能力和更好的耐高温性能。
目前市场上的电池外延片光电转化效率较低，难以在不明显增加电池外延片制造成本的情况下，提高电池光生载流子的收集效率。由此，本领域技术人员提供了一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，包括衬底、中电池、顶电池和欧姆接触层，所述衬底的上方依次沉积有成核层、缓冲层、第一隧穿结层、反射层、中电池、第二隧穿结层、顶电池、聚光层和欧姆接触层，所述缓冲层位于成核层的上方，所述第一隧穿结层位于缓冲层的上方，所述反射层位于第一隧穿结层的上方，所述中电池位于反射层的上方，所述第二隧穿结层位于中电池的上方，所述顶电池位于第二隧穿结层的上方，所述聚光层位于顶电池的上方，所述欧姆接触层位于聚光层的上方。
作为本实用新型进一步的方案：所述中电池包括第一背面场层、第一基区层、第一量子阱层、第一发射区层和第一窗口层，所述中电池的内部设置有第一背面场层，所述第一背面场层的上方沉积有第一基区层，所述第一基区层的上方沉积有第一量子阱层，所述第一量子阱层的上方沉积有第一发射区层，所述第一发射区层的上方沉积有第一窗口层。
作为本实用新型再进一步的方案：所述顶电池包括第二背面场层、第二基区层、第二量子阱层、第二发射区层和第二窗口层，所述顶电池的内部设置有第二背面场层，所述第二背面场层的上方沉积有第二基区层，所述第二基区层的上方沉积有第二量子阱层，所述第二量子阱层的上方沉积有第二发射区层，所述第二发射区层的上方沉积有第二窗口层。
作为本实用新型再进一步的方案：所述衬底为p型Ge材料，掺杂Ga，掺杂浓度为0.2E18～3E18cm-3,厚度为130～150μm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第一量子阱层的阱层材料为Ga0.94In0.06As，且第一量子阱层的厚度为1μm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述第二量子阱层的阱层材料为Ga0.45In0.55P，且第二量子阱层的厚度为0.45μm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、通过设置聚光层，能够将光聚集起来，使在不增大受光区域面积的情况下，接收到更多的光，从而增加了光电之间的转化量。
2、通过在中电池和顶电池的内部分别引入第一量子阱层和第二量子阱层，能够加宽电池的吸收光谱宽度,使电池的耗尽层变宽,改善电池的的抗辐照性能,从而提高电池外延片的光电转化效率。
3、本实用新型通过在中电池和顶电池中引入复合背面场结构使背面场层和基区之间形成浓度梯度和导带阶，使得两者间形成更强的电场，提高了背面场对光生载流子的少子的反射，同时增加对光生载流子多子的吸引，从而提高电池光生载流子的收集效率，提升电池的整体光电转化效率。
附图说明
图1为一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片的结构示意图；
图2为一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片中聚光层的聚光示意图；
图3为一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片中中电池的结构示意图；
图4为一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片中顶电池的结构示意图。
图中：1、衬底；2、成核层；3、缓冲层；4、第一隧穿结层；5、反射层；6、中电池；61、第一背面场层；62、第一基区层；63、第一量子阱层；64、第一发射区层；65、第一窗口层；7、第二隧穿结层；8、顶电池；81、第二背面场层；82、第二基区层；83、第二量子阱层；84、第二发射区层；85、第二窗口层；9、聚光层；10、欧姆接触层。
具体实施方式
请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，包括衬底1、中电池6、顶电池8和欧姆接触层10，衬底1的上方依次沉积有成核层2、缓冲层3、第一隧穿结层4、反射层5、中电池6、第二隧穿结层7、顶电池8、聚光层9和欧姆接触层10，衬底1为p型Ge材料，掺杂Ga，掺杂浓度为0.2E18～3E18cm-3,厚度为130～150μm，缓冲层3位于成核层2的上方，第一隧穿结层4位于缓冲层3的上方，反射层5位于第一隧穿结层4的上方，中电池6位于反射层5的上方，中电池6包括第一背面场层61、第一基区层62、第一量子阱层63、第一发射区层64和第一窗口层65，中电池6的内部设置有第一背面场层61，第一背面场层61的上方沉积有第一基区层62，第一基区层62的上方沉积有第一量子阱层63，第一量子阱层63的阱层材料为Ga0.94In0.06As，且第一量子阱层63的厚度为1μm，第一量子阱层63的上方沉积有第一发射区层64，第一发射区层64的上方沉积有第一窗口层65，第二隧穿结层7位于中电池6的上方，顶电池8位于第二隧穿结层7的上方，顶电池8包括第二背面场层81、第二基区层82、第二量子阱层83、第二发射区层84和第二窗口层85，顶电池8的内部设置有第二背面场层81，第二背面场层81的上方沉积有第二基区层82，第二基区层82的上方沉积有第二量子阱层83，第二量子阱层83的阱层材料为Ga0.45In0.55P，且第二量子阱层83的厚度为0.45μm，第二量子阱层83的上方沉积有第二发射区层84，第二发射区层84的上方沉积有第二窗口层85，本实用新型通过在中电池6和顶电池8中引入复合背面场结构使背面场层和基区之间形成浓度梯度和导带阶，使得两者间形成更强的电场，提高了背面场对光生载流子的少子的反射，同时增加对光生载流子多子的吸引，从而提高电池光生载流子的收集效率，提升电池的整体光电转化效率。
中电池6的内部设置有第一量子阱层63，顶电池8的内部设置有第二量子阱层83，通过在中电池6和顶电池8的内部分别引入第一量子阱层63和第二量子阱层83，能够加宽电池的吸收光谱宽度,使电池的耗尽层变宽,改善电池的的抗辐照性能,从而提高电池外延片的光电转化效率。
聚光层9位于顶电池8的上方，欧姆接触层10位于聚光层9的上方，通过设置聚光层9，能够将光聚集起来，使在不增大受光区域面积的情况下，接收到更多的光，从而增加了光电之间的转化量。
本实用新型的工作原理是：当光照射在电池外延片的上表面时，通过复合背面场空间电池外延片的作用，将会使照射在电池上的光转化为电，通过设置聚光层9，能够将光聚集起来，使在不增大受光区域面积的情况下，接收到更多的光，从而增加了光电之间的转化量；另外本实用新型通过在中电池6和顶电池8中引入复合背面场结构使背面场层和基区之间形成浓度梯度和导带阶，使得两者间形成更强的电场，提高了背面场对光生载流子的少子的反射，同时增加对光生载流子多子的吸引，从而提高电池光生载流子的收集效率，提升电池的整体光电转化效率；通过在中电池6和顶电池8的内部分别引入第一量子阱层63和第二量子阱层83，能够加宽电池的吸收光谱宽度,使电池的耗尽层变宽，改善电池的的抗辐照性能，从而提高电池外延片的光电转化效率。
以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，包括衬底(1)、中电池(6)、顶电池(8)和欧姆接触层(10)，其特征在于，所述衬底(1)的上方依次沉积有成核层(2)、缓冲层(3)、第一隧穿结层(4)、反射层(5)、中电池(6)、第二隧穿结层(7)、顶电池(8)、聚光层(9)和欧姆接触层(10)，所述缓冲层(3)位于成核层(2)的上方，所述第一隧穿结层(4)位于缓冲层(3)的上方，所述反射层(5)位于第一隧穿结层(4)的上方，所述中电池(6)位于反射层(5)的上方，所述第二隧穿结层(7)位于中电池(6)的上方，所述顶电池(8)位于第二隧穿结层(7)的上方，所述聚光层(9)位于顶电池(8)的上方，所述欧姆接触层(10)位于聚光层(9)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，其特征在于，所述中电池(6)包括第一背面场层(61)、第一基区层(62)、第一量子阱层(63)、第一发射区层(64)和第一窗口层(65)，所述中电池(6)的内部设置有第一背面场层(61)，所述第一背面场层(61)的上方沉积有第一基区层(62)，所述第一基区层(62)的上方沉积有第一量子阱层(63)，所述第一量子阱层(63)的上方沉积有第一发射区层(64)，所述第一发射区层(64)的上方沉积有第一窗口层(65)。
3.根据权利要求1所述的一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，其特征在于，所述顶电池(8)包括第二背面场层(81)、第二基区层(82)、第二量子阱层(83)、第二发射区层(84)和第二窗口层(85)，所述顶电池(8)的内部设置有第二背面场层(81)，所述第二背面场层(81)的上方沉积有第二基区层(82)，所述第二基区层(82)的上方沉积有第二量子阱层(83)，所述第二量子阱层(83)的上方沉积有第二发射区层(84)，所述第二发射区层(84)的上方沉积有第二窗口层(85)。
4.根据权利要求1所述的一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，其特征在于，所述衬底(1)为p型Ge材料，掺杂Ga，掺杂浓度为0.2E18～3E18cm-3,厚度为130～150μm。
5.根据权利要求2所述的一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，其特征在于，所述第一量子阱层(63)的阱层材料为Ga0.94In0.06As，且第一量子阱层(63)的厚度为1μm。
6.根据权利要求3所述的一种可提高电池光电转化的复合背面场空间电池外延片，其特征在于，所述第二量子阱层(83)的阱层材料为Ga0.45In0.55P，且第二量子阱层(83)的厚度为0.45μm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118486749A (zh) * | 2023-02-10 | 2024-08-13 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 一种太阳能电池 |
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2018
- 2018-11-26 CN CN201821954056.0U patent/CN209150135U/zh active Active
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