WO2018152727A1 - 一种砷化镓太阳能电池 - Google Patents
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Definitions
- the invention belongs to the field of photovoltaic technology, and in particular relates to a gallium arsenide solar cell.
- GaAs has a small thermal conductivity. Under high-concentration conditions, the heat generated inside the chip cannot be conducted in time, resulting in an increase in chip temperature, lowering battery efficiency, and lowering battery stability. reliability.
- the present invention provides a gallium arsenide solar cell.
- the present invention provides a gallium arsenide solar cell, which in turn comprises:
- gallium arsenide p-n junctions on the back electric field layer, the gallium arsenide p-n junction comprising a stacked n-type gallium arsenide layer and a p-type gallium arsenide layer;
- a gallium arsenide buffer layer is formed between the gallium arsenide substrate and the back electric field layer.
- the gallium arsenide buffer layer comprises a low temperature gallium arsenide buffer layer and a high temperature gallium arsenide buffer layer.
- the low temperature gallium arsenide buffer layer has a thickness of 10 to 50 nm
- the high temperature gallium arsenide buffer layer has a thickness of 50 to 100 nm.
- the n-type gallium arsenide layer has a thickness of 1 to 10 ⁇ m
- the p-type gallium arsenide layer has a thickness of 100 to 500 nm.
- a first gallium arsenide p-n junction, a second gallium arsenide p-n junction, and a third gallium arsenide p-n junction are sequentially formed on the back electric field layer.
- the gallium arsenide solar cell of the invention has simple structure, can improve carrier collection efficiency, has superior photoelectric performance, and greatly improves the efficiency of the solar cell.
- FIG. 1 is a schematic structural view of a gallium arsenide solar cell according to an embodiment of the present invention.
- a gallium arsenide solar cell As shown in FIG. 1 , a gallium arsenide solar cell according to an embodiment of the present invention, the gallium arsenide solar cell includes:
- Gallium arsenide substrate 10 Gallium arsenide substrate 10
- the gallium arsenide p-n junction comprises a stacked n-type gallium arsenide layer 31 and a p-type gallium arsenide layer 32;
- a gallium arsenide buffer layer is formed between the gallium arsenide substrate and the back field layer, and the gallium arsenide buffer layer includes a low temperature gallium arsenide buffer layer 71 and a high temperature gallium arsenide buffer layer 72.
- the low temperature gallium arsenide buffer layer has a thickness of 10 to 50 nm, and is prepared at 500 to 550 ° C.
- the high temperature gallium arsenide buffer layer has a thickness of 50 to 100 nm, and the temperature is 650 to 710 ° C. Prepared.
- the back electric field layer in the embodiment is sequentially formed with a first gallium arsenide pn junction, a second gallium arsenide pn junction, and a third gallium arsenide pn junction, wherein each third gallium arsenide pn junction
- the n-type gallium arsenide layer has a thickness of 1 to 10 ⁇ m
- the p-type gallium arsenide layer has a thickness of 100 to 500 nm.
- the back field layer in the present invention can prevent carriers generated at the bottom of the solar cell from diffusing in an incorrect direction, so that carriers can exist on the p-n junction of the light absorbing layer, thereby improving carrier collection efficiency.
- the use of a back-field layer can increase the spectral response of the solar cell to the infrared range and reduce the recombination efficiency of the carriers.
- the gallium arsenide solar cell of the invention has a simple structure, can improve carrier collection efficiency, has superior photoelectric performance, and greatly improves the efficiency of the solar cell.
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Abstract
本发明公开了一种砷化镓太阳能电池，所述砷化镓太阳能电池依次包括：砷化镓衬底；位于砷化镓衬底上的背电场层；位于背电场层上的若干砷化镓p-n结，所述砷化镓p-n结包括层叠设置的n型砷化镓层和p型砷化镓层；位于砷化镓p-n结上的砷化铝镓窗口层；位于砷化铝镓窗口层上的电极接触层；以及，位于电极接触层上的若干电极。本发明的砷化镓太阳能电池结构简单，能够提高载流子的收集效率，具有优越的光电性能，大大提高了太阳能电池的效率。
Description
本发明属于光伏技术领域，特别是涉及一种砷化镓太阳能电池。
砷化镓太阳能电池的发展是从上世纪50年代开始的，至今已有已有50多年的历史。1954年世界上首次发现GaAs材料具有光伏效应，在1956年，LoferskiJ.J.和他的团队探讨了制造太阳电池的最佳材料的物性，他们指出Eg在1.2～1.6eV范围内的材料具有最高的转换效率。20世纪60年代，Gobat等研制了第1个掺锌GaAs太阳电池，不过转化率不高，仅为9％～10％，远低于27％的理论值。20世纪70年代，IBM公司和前苏联Ioffe技术物理所等为代表的研究单位，采用LPE(液相外延)技术引入GaAlAs异质窗口层，降低了GaAs表面的复合速率，使GaAs太阳电池的效率达16％。不久，美国的HRL及Spectrolab通过改进了LPE技术使得电池的平均效率达到18％，并实现了批量生产，开创了高效率砷化镓太阳电池的新时代。从上世纪80年代后，GaAs太阳电池技术经历了从LPE到MOCVD，从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构的几个发展阶段，其发展速度日益加快，效率也不断提高，目前实验室最高效率已达到50％，产业生产转化率可达30％以上。
但砷化镓太阳能电池中，GaAs热导系数较小，在高倍聚光条件下，芯片内部产生的热不能及时传导出去，导致芯片温度升高，降低了电池效率，同时降低了电池稳定性和可靠性。
因此，针对上述问题，有必要提出一种砷化镓太阳能电池。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种砷化镓太阳能电池。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种砷化镓太阳能电池，所述砷化镓太阳能电池依次包括：
砷化镓衬底；
位于砷化镓衬底上的背电场层；
位于背电场层上的若干砷化镓p-n结，所述砷化镓p-n结包括层叠设置的n型砷化镓层和p型砷化镓层；
位于砷化镓p-n结上的砷化铝镓窗口层；
位于砷化铝镓窗口层上的电极接触层；
以及，位于电极接触层上的若干电极。
作为本发明的进一步改进，所述砷化镓衬底与背电场层之间形成有砷化镓缓冲层。
作为本发明的进一步改进，所述砷化镓缓冲层包括低温砷化镓缓冲层及高温砷化镓缓冲层。
作为本发明的进一步改进，所述低温砷化镓缓冲层的厚度为10～50nm，高温砷化镓缓冲层的厚度为50～100nm。
作为本发明的进一步改进，所述n型砷化镓层的厚度为1～10μm，p型砷化镓层的厚度为100～500nm。
作为本发明的进一步改进，所述背电场层上依次形成有第一砷化镓p-n结、第二砷化镓p-n结及第三砷化镓p-n结。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的砷化镓太阳能电池结构简单，能够提高载流子的收集效率，具有优越的光电性能，大大提高了太阳能电池的效率。
为了更清楚地说明本发明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发明中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一具体实施方式中砷化镓太阳能电池的结构示意图。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参图1所示，本发明一具体实施方式中的一种砷化镓太阳能电池，该砷化镓太阳能电池依次包括：
砷化镓衬底10；
位于砷化镓衬底上的背电场层20；
位于背电场层上的若干砷化镓p-n结，砷化镓p-n结包括层叠设置的n型砷化镓层31和p型砷化镓层32；
位于砷化镓p-n结上的砷化铝镓窗口层40；
位于砷化铝镓窗口层上的电极接触层50；
以及，位于电极接触层上的若干电极60。
进一步地，本实施方式中砷化镓衬底与背电场层之间形成有砷化镓缓冲层，砷化镓缓冲层包括低温砷化镓缓冲层71及高温砷化镓缓冲层72。优选地，低温砷化镓缓冲层的厚度为10～50nm，其在500℃～550℃条件下制备得到，高温砷化镓缓冲层的厚度为50～100nm，其在650℃～710℃条件下制备得到。
优选地，本实施方式中的背电场层上依次形成有第一砷化镓p-n结、第二砷化镓p-n结及第三砷化镓p-n结，其中，每个第三砷化镓p-n结中，n型砷化镓层的厚度为1～10μm，p型砷化镓层的厚度为100～500nm。
本发明中的背电场层能够避免太阳能电池底部所产生的载流子往非正确方向扩散，使载流子能够存在于光吸收层的p-n结上，进而提升了载流子的收集效率。此外，背电场层的使用能够增加太阳能电池对红外光范围的频谱响应，并降低了载流子的复合效率。
由以上技术方案可以看出，本发明的砷化镓太阳能电池结构简单，能够提高载流子的收集效率，具有优越的光电性能，大大提高了太阳能电池的效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
- 一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述砷化镓太阳能电池依次包括：砷化镓衬底；位于砷化镓衬底上的背电场层；位于背电场层上的若干砷化镓p-n结，所述砷化镓p-n结包括层叠设置的n型砷化镓层和p型砷化镓层；位于砷化镓p-n结上的砷化铝镓窗口层；位于砷化铝镓窗口层上的电极接触层；以及，位于电极接触层上的若干电极。
- 根据权利要求1所述的一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述砷化镓衬底与背电场层之间形成有砷化镓缓冲层。
- 根据权利要求2所述的一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述砷化镓缓冲层包括低温砷化镓缓冲层及高温砷化镓缓冲层。
- 根据权利要求3所述的一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述低温砷化镓缓冲层的厚度为10～50nm，高温砷化镓缓冲层的厚度为50～100nm。
- 根据权利要求1所述的一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述n型砷化镓层的厚度为1～10μm，p型砷化镓层的厚度为100～500nm。
- 根据权利要求1所述的一种砷化镓太阳能电池，其特征在于，所述背电场层上依次形成有第一砷化镓p-n结、第二砷化镓p-n结及第三砷化镓p-n结。
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Citations (2)
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| CN101859807A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-10-13 | 华中科技大学 | 一种GaAs单结太阳能电池 |
| CN105938856A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-09-14 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种Si衬底GaAs单结太阳能电池结构及其制备方法 |
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2017
- 2017-02-23 WO PCT/CN2017/074541 patent/WO2018152727A1/zh active Application Filing
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