一種含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，該太陽電池發(fā)射區(qū)采用n型GaInP，其厚度為40~100nm；窗口層采用n型的AlInP或AlGaInP，其厚度為10~50nm；并采用δ摻雜，摻雜面密度為1011~1013cm-2。δ摻雜是在太陽電池的AlInP或AlGaInP窗口層和GaInP發(fā)射區(qū)的界面附近對窗口層進(jìn)行δ摻雜。本發(fā)明提供的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，在窗口層與發(fā)射區(qū)界面處對窗口層進(jìn)行δ摻雜來增強(qiáng)載流子在太陽電池中的輸運(yùn)。
【專利說明】—種含有界面S摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽電池，具體地，涉及一種含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，能在很大程度上減少了人們生產(chǎn)生活對煤炭、石油及天然氣的依賴，成為利用綠色能源的最有效方式之一。II1-V族半導(dǎo)體太陽電池的轉(zhuǎn)換效率在目前材料體系中轉(zhuǎn)換效率最高，同時具有耐高溫性能好、抗輻照能力強(qiáng)、溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是新一代高性能長壽命空間主電源，已在航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著化合物半導(dǎo)體生長技術(shù)GnMOCVD)的不斷進(jìn)步，II1-V族太陽電池的效率得到了很大提高，三結(jié)太陽電池效率已經(jīng)超過34%。如何進(jìn)一步提升II1-V族太陽電池的轉(zhuǎn)換效率成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，窗口層的引入在發(fā)射區(qū)表面形成了良好的鈍化界面，提高了短路電流密度，同時提高了開路電壓，但是隨之而來的是窗口層一般需要選擇帶隙大于發(fā)射區(qū)的材料，這就會在窗口層與發(fā)射區(qū)之間形成勢壘，阻礙電子輸運(yùn)。
[0003]傳統(tǒng)太陽電池中，為減小電池前表面復(fù)合速率，需要對電池的發(fā)射區(qū)進(jìn)行鈍化，同時窗口層材料的帶隙需比電池基區(qū)和發(fā)射區(qū)材料的帶隙高，否則會吸收部分光照，降低電池性能，由此帶來的問題是寬帶隙的窗口層與窄帶隙的發(fā)射區(qū)接觸后會在界面處形成異質(zhì)結(jié)勢壘，阻礙電池中少數(shù)載流子的傳輸，如圖1所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種太陽電池，在窗口層與發(fā)射區(qū)界面處對窗口層進(jìn)行δ摻雜來增強(qiáng)載流子在太陽電池中的輸運(yùn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，其中，該太陽電池的發(fā)射區(qū)采用η型GalnP，其厚度為4(Tl00nm ;窗口層采用η型的AlInP或AlGaInP,其厚度為l(T50nm ;并采用δ摻雜，摻雜面密度為IO11?IO13Cm'
[0006]上述的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，其中，所述的δ摻雜是在太陽電池的AlInP或AlGaInP窗口層和GaInP發(fā)射區(qū)的界面附近對窗口層進(jìn)行δ摻雜。
[0007]本發(fā)明提供的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池具有以下優(yōu)點(diǎn):
相較于現(xiàn)有太陽能電池，對窗口層進(jìn)行δ摻雜時，可以在窗口層與發(fā)射區(qū)界面處引入界面電荷，使電勢更多的降落在發(fā)射區(qū)，使得界面處導(dǎo)帶勢壘尖峰降低，從而使電子的準(zhǔn)費(fèi)米能級趨于拉平，增強(qiáng)少數(shù)載流子(電子)的輸運(yùn)，同時空穴的有效勢壘高度也會升高，如此來改善界面處載流子的輸運(yùn)限制過程。這也使得窗口層材料的選擇靈活性更大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為含普通窗口層的太陽電池的能帶圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池能帶圖。[0010]圖3為本發(fā)明的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步地說明。
[0012]本發(fā)明提供的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，發(fā)射區(qū)采用η型GaInP (鎵銦磷)，其厚度為4(Tl00nm;窗口層采用η型的AlInP (鋁銦磷)或AlGaInP (鋁鎵銦磷)，其厚度為l(T50nm;并采用δ摻雜，摻雜面密度為IO11?IO13CnT2。
[0013]δ摻雜是在太陽電池的AlInP或AlGaInP窗口層和GaInP發(fā)射區(qū)的界面附近對窗口層進(jìn)行δ摻雜。如圖2所示，δ摻雜將發(fā)射區(qū)能帶上拉，導(dǎo)致發(fā)射區(qū)準(zhǔn)費(fèi)米能級與窗口層準(zhǔn)費(fèi)米能級趨于拉平。
[0014]實(shí)施例1
如圖3所示，以單結(jié)太陽電池為例，其包括GaAs (砷化鎵)緩沖層1，AlGaInP背場2，GaInP有源層3，GaInP發(fā)射區(qū)4，AlInP窗口層5，GaAs帽子層6。該結(jié)構(gòu)采用低壓金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備在η型GaAs襯底上生長，在生長窗口層時進(jìn)行δ摻雜。發(fā)射區(qū)厚度為50nm ;窗口層厚度為30nm ； δ摻雜的摻雜面密度為1012cm_2。
[0015]實(shí)施例2
以單結(jié)太陽電池為例，其包括GaAs緩沖層I ,AlGaInP背場2，GaInP有源層3，GaInP發(fā)射區(qū)4, AlGaInP窗口層5, GaAs帽子層6。該結(jié)構(gòu)米用低壓金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備在η型GaAs襯底上生長，在生長窗口層時進(jìn)行δ摻雜。發(fā)射區(qū)厚度為80nm ;窗口層厚度為50nm ； δ摻雜的摻雜面密度為1013Cm_2。
[0016]本發(fā)明提供的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，為增強(qiáng)載流子的輸運(yùn)，從降低窗口層與發(fā)射區(qū)之間的異質(zhì)結(jié)勢壘方面出發(fā)，對窗口層進(jìn)行δ摻雜。δ摻雜可以在界面附近引入正的或者負(fù)的電荷，這些電荷會在界面處產(chǎn)生電勢的不連續(xù)性。導(dǎo)帶不連續(xù)性AEc可以改變界面偶極子密度和表面電荷密度。如圖2所示，由于這種電池發(fā)射區(qū)是η型材料，因此在圖2中少數(shù)載流子為電子，電子向左輸運(yùn)。當(dāng)對窗口層進(jìn)行δ摻雜時，窗口層與發(fā)射區(qū)界面處的導(dǎo)帶勢壘被拉向界面一側(cè)，勢壘高度顯著降低，因此電子克服勢壘輸運(yùn)所需能量也減少了，有效載流子密度大大增加。本發(fā)明采用該結(jié)構(gòu)能顯著增強(qiáng)載流子在發(fā)射區(qū)和窗口層之間的界面處的輸運(yùn)，從而提高短路電流密度。
[0017]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于，該太陽電池的發(fā)射區(qū)采用η型GalnP，其厚度為4(Tl00nm ;窗口層采用η型的AlInP或AlGaInP,其厚度為l(T50nm ;并采用δ摻雜,摻雜面密度為IO11?IO13CnT2。
2.如權(quán)利要求1所述的含有界面δ摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽電池，其特征在于，所述的δ摻雜是在太陽電池的AlInP或AlGaInP窗口層和GaInP發(fā)射區(qū)的界面附近對窗口層進(jìn)行δ摻雜。
【文檔編號】H01L31/0735GK103594540SQ201310614565
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】陸宏波, 張瑋, 周大勇, 李欣益, 孫利杰, 陳開建 申請人:上?？臻g電源研究所