多結太陽能電池外延結構的制作方法
【專利摘要】公開了一種多結太陽能電池外延結構，包括：下層子電池；緩沖層；和上層子電池，所述上層子電池的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)不匹配，并且所述上層子電池以所述下層子電池為基底進行生長；其中，緩沖層位于下層子電池和上層子電池之間，被配置用于減小由下層子電池和上層子電池之間的晶格失配引起的缺陷；其中，所述緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配。本實用新型的多結太陽能電池外延結構能夠減小在多結太陽能電池中由于上下層子電池之間晶格不匹配引起的在下層子電池中的缺陷，從而提高整個電池的效率。
【專利說明】多結太陽能電池外延結構

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于化合物半導體太陽能電池領域，具體涉及一種多結太陽能電池外延結構及其制備工藝。

【背景技術】
[0002]II1-V族半導體化合物多結太陽能電池是目前效率最高的光伏電池。在此類電池中，以Ge為基底的三結太陽能電池(GalnP/GaAs/Ge)，因為具有晶格匹配的材料結構，最先獲得了發(fā)展，在市場上已有較為成熟的產(chǎn)品，但是這種電池的材料結構有明顯的缺陷:它的底電池，也就是Ge電池的禁帶寬度(Eg = 0.67eV)較小，偏離理想值(LOeV)較遠，使其電壓偏小而電流過剩，導致無法獲得更高效率。為此，研發(fā)了一種具有倒裝變質(zhì)(InvertedMetamorphic, IMM)結構的三結電池(GalnP/GaAs/InGaAs)。在該三結電池中，用禁帶寬度為1.0eV的InGaAs作為底電池，替代Ge電池，從而獲得更高的光電轉換效率。
[0003]在GalnP/GaAs/InGaAs倒裝三結太陽能電池結構中，InGaAs底電池的晶格常數(shù)與GaAs中電池和GaInP頂電池存在的晶格失配大于2%，所以其材料制備技術成為獲得高效率的關鍵。倒裝三結電池在材料生長時，先生長與襯底(GaAs)晶格匹配的頂電池(GaInP第一子電池)和中電池(GaAs第二子電池)，然后生長緩沖層(GaInP或AlGaInAs)和底電池(InGaAs第三子電池)。其中緩沖層是IMM電池區(qū)別于普通三結電池的特有結構，設計合理的緩沖層可以減小InGaAs第三子電池中由晶格失配帶來的應力，有效降低電池的缺陷山/又ο
[0004]倒裝三結電池中的緩沖層一般包括兩個區(qū)域:(I)晶格遞變區(qū)，晶格常數(shù)按某種規(guī)律從第二子電池向第三子電池遞變的多層材料；(2)過沖區(qū)，晶格常數(shù)略大于第三子電池的單層材料，其厚度大于晶格遞變區(qū)中的各單層材料。通過這種結構設計，可以盡量減小第三子電池中的穿透位錯密度(threading dislocat1n density, TDD),提高電池效率。但是這種結構僅考慮了第三子電池所受的應力，而忽略了緩沖層對它的基底所施加的應力。緩沖層一般是在第二子電池上直接生長的，所以第二子電池直接承受了來自緩沖層的應力，此應力可能帶來大量位錯，從而降低第二子電池的效率。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于上述技術背景，本實用新型的目的旨在解決現(xiàn)有技術中所存在的問題或缺陷的一個方面。
[0006]相應地，本實用新型提供一種多結太陽能電池外延結構，包括:下層子電池；緩沖層；和上層子電池，所述上層子電池的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)不匹配，并且所述上層子電池以所述下層子電池為基底進行生長；其中，緩沖層位于下層子電池和上層子電池之間，被配置用于減小由下層子電池和上層子電池之間的晶格失配引起的缺陷；其中，所述緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配。
[0007]根據(jù)本實用新型的多結太陽能電池外延結構，由于存在晶格失配的下層子電池和上層子電池之間包括緩沖層，并且緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配，因此，能夠減小在多結太陽能電池中由于上下層子電池之間晶格不匹配引起的在下層子電池中的缺陷，從而提高整個電池的效率。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相差的范圍在0.1%以內(nèi)。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述反向緩沖區(qū)的厚度在300nm以上。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述緩沖層還包括在所述反向緩沖區(qū)和上層子電池之間依次設置的晶格遞變區(qū)和過沖區(qū)，所述晶格遞變區(qū)的晶格常數(shù)從與下層子電池的晶格常數(shù)匹配逐漸過渡到與上層子電池的晶格常數(shù)匹配，所述過沖區(qū)的晶格常數(shù)與所述上層子電池的晶格常數(shù)匹配。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述多結太陽能電池外延結構還包括在上層電池或下層電池上的至少一個另外的子電池。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述下層子電池為GaAs子電池，所述上層子電池為InGaAs子電池,所述緩沖層包括GaAs、GaInP> AlInP> AlInAs或AlGaInAs反向緩沖區(qū)、GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 晶格遞變區(qū)和 GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 過沖區(qū)。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述下層子電池為InGaAs子電池，所述上層子電池為另一 InGaAs子電池,所述緩沖層包括GaAs、GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs反向緩沖區(qū)、GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 晶格遞變區(qū)和 GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs過沖區(qū)。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供一種多結太陽能電池外延結構，包括:
[0015]GaAs 襯底；
[0016]在GaAs襯底上的腐蝕剝離層；
[0017]在腐蝕剝離層上的GaInP第一子電池；
[0018]在第一子電池上的第一隧穿結；
[0019]在第一隧穿結上的GaAs第二子電池；
[0020]在第二子電池上的第二隧穿結；和
[0021]在第二隧穿結上的第一緩沖層，
[0022]在第一緩沖層上的InGaAs第三子電池；和
[0023]在第三子電池上的接觸層，
[0024]其中，所述第三子電池與所述第二子電池的晶格常數(shù)不匹配，所述第一緩沖層包括:
[0025]GaAs、GaInP、GAlInP、AlInAs 或 AlGaInAs 反向緩沖區(qū)，其晶格常數(shù)與 GaAs 第二子電池相匹配，
[0026]在反向緩沖區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs晶格遞變區(qū)，和
[0027]在晶格遞變區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs過沖區(qū)。
[0028]根據(jù)一個實施例，所述反向緩沖區(qū)的厚度大于500nm。
[0029]根據(jù)一個實施例，所述的多結太陽能電池外延結構還包括:在InGaAs第三子電池和接觸層之間的至少一個另外的InGaAs子電池。
[0030]根據(jù)一個實施例,所述InGaAs第三子電池和至少一個另外的InGaAs子電池之間晶格常數(shù)不匹配，在所述InGaAs第三子電池和所述至少一個另外的InGaAs子電池之間還包括第二緩沖層，所述第二緩沖層可以包括:
[0031]GaAs、GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs第二反向緩沖區(qū)，其晶格常數(shù)與第三子電池匹配，
[0032]在第二反向緩沖區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs晶格遞變區(qū)，和
[0033]在晶格遞變區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs過沖區(qū)。
[0034]根據(jù)一個實施例，所述第二反向緩沖區(qū)的厚度大于500nm。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]附圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的倒裝三結太陽能電池的外延結構的示意圖。
[0036]附圖2是根據(jù)本實用新型的另一個實施例的倒裝四結太陽能電池的外延結構的示意圖。
[0037]附圖標記列表:
[0038]001 襯底
[0039]002腐蝕截至層或剝離犧牲層
[0040]003第一歐姆接觸層
[0041]004第二歐姆接觸層
[0042]101第一子電池窗口層
[0043]102第一子電池發(fā)射區(qū)
[0044]103第一子電池基區(qū)
[0045]104第一子電池背場層
[0046]201第二子電池窗口層
[0047]202第二子電池發(fā)射區(qū)
[0048]203第二子電池基區(qū)
[0049]204第二子電池背場層
[0050]301第三子電池窗口層
[0051]302第三子電池發(fā)射區(qū)
[0052]303第三子電池基區(qū)
[0053]304第三子電池背場層
[0054]601第一隧穿結
[0055]602第二隧穿結
[0056]701第一緩沖層反向緩沖區(qū)
[0057]702第一緩沖層晶格遞變區(qū)
[0058]703第一緩沖層過沖區(qū)
[0059]801第二緩沖層反向緩沖區(qū)
[0060]802第二緩沖層晶格遞變區(qū)
[0061]803第二緩沖層過沖層

【具體實施方式】
[0062]下面將詳細描述本實用新型的優(yōu)選實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下，對這些實施例進行變化仍可獲得本實用新型的有利效果。
[0063]以下以倒裝多結太陽能電池為例來說明根據(jù)本實用新型的一個實施例的多結太陽能電池的外延結構。倒裝多結太陽能電池是指在襯底上各個子電池的生長順序與普通正裝電池相反，也就是說在襯底上先生長禁帶寬度較寬的子電池(例如禁帶寬度為1.8?2.2eV的頂電池)，然后在這個寬禁帶子電池上生長一個或多個禁帶寬度遞減的各子電池(例如禁帶寬度為1.2?1.6eV的中電池和禁帶寬度為0.8?1.2eV的底電池)。這樣，先生長與襯底(如GaAs)晶格匹配的材料(如GaInP)，然后生長與襯底晶格失配的材料(如晶格遞變緩沖層和InGaAs)。這些半導體材料材料的晶格常數(shù)、及電學和光學性能等由材料的生長技術決定，例如分子束外延(MBE)和金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)等等。
[0064]下面結合附圖通過示例性實施例對本實用新型的技術方案作進一步說明，但是，應當理解的是，下面參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0065]實施例1
[0066]下面將根據(jù)附圖1詳細說明根據(jù)本實用新型的一個實施例的GalnP/GaAs/InGaAs三結太陽能電池的外延結構及其制備方法。
[0067]如圖1所示，GalnP/GaAs/InGaAs三結太陽能電池包括:
[0068]GaAs 襯底 001;
[0069]形成在GaAs襯底001上的腐蝕剝離層002 ；
[0070]形成在腐蝕剝離層002上的第一歐姆接觸層003 ；
[0071]形成在第一歐姆接觸層003上的GaInP第一子電池100 ；
[0072]形成在第一子電池100上的第一隧穿結601 ；
[0073]形成在第一隧穿結601上的GaAs第二子電池200 ；
[0074]形成在第二子電池200上的第二隧穿結602 ;和
[0075]形成在第二隧穿結602上的第一緩沖層700，
[0076]形成在第一緩沖層700上的InGaAs第三子電池300 ;和
[0077]形成在第三子電池300上的第二歐姆接觸層004。
[0078]其中，所述第一子電池包括:
[0079]η+_Α1ΙηΡ 窗口層 101，
[0080]n+_GaInP 發(fā)射區(qū) 102，
[0081]p-GalnP 基區(qū) 103,
[0082]p+-AlGaInP 背場層 104。
[0083]所述第二子電池包括:
[0084]n+-GaInP 窗口層 201，
[0085]n+-GaAs 發(fā)射區(qū) 202，
[0086]p-GaAs 基區(qū) 203,
[0087]p+-AlGaAs 背場層 204 ；
[0088]所述第三子電池包括:
[0089]n+GalnP 窗口層 301，
[0090]n+-1nGaAs 發(fā)射區(qū) 302，
[0091]p-1nGaAs 基區(qū) 303,
[0092]p+-GaInP 背場區(qū) 304 ；
[0093]其中，InGaAs第三子電池300與GaAs第二子電池200的晶格常數(shù)不匹配。根據(jù)該實施例，設置第一緩沖層700以減小GaAs第二子電池和InGaAs第三子電池中由晶格失配帶來的應力，以有效降低電池的缺陷密度。所述第一緩沖層700包括:
[0094]反向緩沖區(qū)701，其晶格常數(shù)與GaAs第二子電池相匹配，可采用的材料有但不限于 GaAs、GalnP、AllnP、AlInAs 和 AlGaInAs ；
[0095]在反向緩沖區(qū)701上的晶格遞變區(qū)702，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs和 AlGaInAs ;和
[0096]在晶格遞變區(qū)702上的過沖區(qū)703，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs和 AlGaInAs。
[0097]其中，反向緩沖區(qū)701的晶格常數(shù)與第二子電池的晶格常數(shù)相差的范圍在0.1%以內(nèi)；反向緩沖區(qū)的厚度大于500nm。
[0098]上述GalnP/GaAs/InGaAs三結太陽能電池外延結構的制備過程如下:
[0099](I)在MOCVD設備中，選用GaAs襯底001 ；
[0100](2)在此襯底上生長GaInP腐蝕剝離層002 ；
[0101](3)在GaInP腐蝕剝離層上生長n++_GaAs接觸層003 ；
[0102]在n++_GaAs接觸層上生長GaInP第一子電池,包括:
[0103](4)η+_Α1ΙηΡ 窗口層 101，
[0104](5)n+_GaInP 發(fā)射區(qū) 102，
[0105](6) p-GalnP 基區(qū) 103,
[0106](7) p+-AlGaInP 背場層 104 ；
[0107]在GaInP第一子電池上生長AlGaAs第一隧穿結601，包括:
[0108](8) p++_AlGaAs 層，
[0109](9) n+HAlGaAs 層；
[0110]在AIGaAs第一隧穿結上生長GaAs第二子電池，包括:
[0111](10)n+_GaInP 窗口層 201，
[0112](ll)n+-GaAs 發(fā)射區(qū) 202,
[0113](12) p-GaAs 基區(qū) 203，
[0114](13) p+-AlGaAs 背場層 204 ；
[0115]在GaAs第二子電池上生長GaAs第二隧穿結602，包括:
[0116](14) p++_GaAs 層，
[0117](15) n++_GaAs 層；
[0118]在第二隧穿結上生長第一緩沖層，包括
[0119](16) GaAs、GaInP或AlGaInAs反向緩沖區(qū)701，其晶格常數(shù)與GaAs相同或略小，厚度大于500nm,禁帶寬度大于等于GaAs,
[0120](17)在反向緩沖區(qū)上生長晶格遞變區(qū)702，可采用的材料有但不限于GalnP、AlInP、AlInAs和AlGalnAs，其晶格常數(shù)從與GaAs匹配漸變到略大于第三子電池，禁帶寬度大于GaAs,
[0121](18)在晶格遞變區(qū)上生長過沖區(qū)703，其晶格常數(shù)略大于第三子電池，厚度大于500nm ；
[0122]在第一緩沖層上生長禁帶寬度為1.0eV的InGaAs第三子電池，包括:
[0123](19)n+GaInP 窗口層 301，
[0124](20)n+-1nGaAs 發(fā)射區(qū) 302，
[0125](21)p-1nGaAs 基區(qū) 303,
[0126](22) p+-GaInP 背場區(qū) 304 ；
[0127](23)在InGaAs第三子電池上生長p++_InGaAs蓋帽層004。
[0128]根據(jù)上述實施例的三結太陽能電池外延結構，由于第二子電池和第三子電池之間包括緩沖層，因此能夠減小由于第二子電池和第三子電池之間晶格不匹配引起的缺陷。特別是，緩沖層還包括靠近第二子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與第二子電池的晶格常數(shù)相匹配，因此，能夠減小由于第二子電池和第三子電池之間晶格不匹配引起的在第二子電池中的缺陷，從而提高整個電池的效率。
[0129]實施例2
[0130]在實施例1的基礎上，還可繼續(xù)進行倒裝四結電池的生長。參考附圖2，示出了根據(jù)本實用新型的第二實施例的四結太陽能電池的外延結構及其制備方法。
[0131]如圖2所示，GalnP/GaAs/InGaAs/InGaAs四結太陽能電池包括:
[0132]GaAs 襯底 001;
[0133]在GaAs襯底001上的腐蝕剝離層002 ；
[0134]在腐蝕剝離層002上的第一歐姆接觸層003 ；
[0135]在第一歐姆接觸層上003的GaInP第一子電池100 ；
[0136]在第一子電池100上的第一隧穿結601 ；
[0137]在第一隧穿結601上的GaAs第二子電池200 ；
[0138]在第二子電池200上的第二隧穿結602 ;
[0139]在第二隧穿結602上的第一緩沖層700，
[0140]在第一緩沖層700上的InGaAs第三子電池300 ；
[0141]在第三子電池300上的第三隧穿結603 ;
[0142]在第三隧穿結603上的第二緩沖層800，
[0143]在第二緩沖層800上的InGaAs第四子電池400 ;以及
[0144]在第四子電池400上的第二歐姆接觸層004。
[0145]該第二實施例的第一子電池100、第二子電池200和第三子電池300的結構與第一實施例相同，第四子電池400包括:
[0146]n+-GaInP 窗口層 401，
[0147]n+_InGaAs 發(fā)射區(qū) 402，
[0148]p-1nGaAs 基區(qū) 403，和
[0149]p+-GaInP 背場區(qū) 404。
[0150]此外，根據(jù)第二實施例的InGaAs第三子電池和InGaAs第四子電池之間晶格常數(shù)不匹配，因此，還在所述InGaAs第三子電池和所述InGaAs第四子電池之間設置了第二緩沖層800，所述第二緩沖層800包括:
[0151]第二反向緩沖區(qū)801，可采用的材料有但不限于GaAs、GalnP、AllnP、AlInAs和AlGalnAs，其晶格常數(shù)與第三子電池300匹配，
[0152]在第二反向緩沖區(qū)801上的晶格遞變區(qū)802，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs 和 AlGalnAs,和
[0153]在晶格遞變區(qū)802上的過沖區(qū)803，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs 和 AlGalnAs。
[0154]其中，第二反向緩沖區(qū)801的晶格常數(shù)與第三子電池的晶格常數(shù)相差的范圍在0.1%以內(nèi)；且第二反向緩沖層的厚度大于500nm。
[0155]制造實施例2的上述四結太陽能電池的具體步驟為:在實施例1的第(23)步后加入如下步驟:
[0156]在InGaAs第三子電池上生長InGaAs第三隧穿結603，包括:
[0157](24) p++-1nGaAs,
[0158](25) n++-1nGaAs:
[0159]在第三隧穿結上生長第二緩沖層，包括
[0160](26)反向緩沖區(qū)801，可采用的材料有但不限于GaAs、GalnP、AlInP、AlInAs和AlGaInAs其晶格常數(shù)與第三子電池相同或略小，厚度大于500nm，禁帶寬度大于第三子電池，
[0161](27)在反向緩沖區(qū)上生長晶格遞變區(qū)802，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs和AlGaInAs其晶格常數(shù)從與第三子電池匹配漸變到略大于第四子電池，禁帶寬度大于第三子電池，
[0162](28)在晶格遞變區(qū)上生長過沖區(qū)803，可采用的材料有但不限于GalnP、AllnP、AlInAs和AlGalnAs，其晶格常數(shù)略大于第四子電池，厚度大于500nm ；
[0163]在第二緩沖層上生長禁帶寬度為0.7eV的InGaAs第四子電池，包括:
[0164](29) n+-GaInP 窗口層 401，
[0165](30) n+_InGaAs 發(fā)射區(qū) 402，
[0166](31)p-1nGaAs 基區(qū) 403,
[0167](32) p+-GaInP 背場區(qū) 404 ；
[0168](33)在InGaAs第四子電池上生長p++_InGaAs蓋帽層004。
[0169]根據(jù)第二實施例的四結太陽能電池外延結構，由于第二子電池和第三子電池之間包括第一緩沖層，同時在第三子電池和第四子電池之間包括第二緩沖層，因此能夠減小由于第二子電池和第三子電池以及第三子電池與第四子電池之間晶格不匹配引起的在各個子電池中產(chǎn)生的缺陷，從而提高整個電池的效率。特別是，第一緩沖層包括靠近第二子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與第二子電池的晶格常數(shù)相匹配，因此，能夠減小由于第二子電池與第三子電池之間晶格不匹配引起的在第二子電池中的缺陷；同時，第二緩沖層包括靠近第三子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與第三子電池的晶格常數(shù)相匹配，因此，能夠減小由于第三子電池與第四子電池之間晶格不匹配引起的在第三子電池中的缺陷。
[0170]其他實施例
[0171]雖然以上實施例以倒裝多結太陽能電池為例來說明本實用新型的構思，但是應當理解，非倒裝多結太陽能電池，只要其包括晶格不匹配的下層電池和在其上生長的上層電池，則利用本實用新型的緩沖層結構都可以達到避免電池缺陷，提高電池效率的效果。
[0172]因此，本實用新型總的來說涉及這樣一種多結太陽能電池外延結構，所述多結太陽能電池外延結構包括下層子電池；緩沖層；和上層子電池，所述上層子電池以所述下層子電池為基底進行生長，并且所述上層子電池的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)不匹配，其中，緩沖層位于下層子電池和上層子電池之間，被配置用于減小由下層子電池和上層子電池之間的晶格失配引起的缺陷；其中，所述緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配。
[0173]優(yōu)選地，反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相差的范圍在0.1%以內(nèi)。
[0174]優(yōu)選地，所述反向緩沖區(qū)的厚度在300nm以上，優(yōu)選在500nm以上。
[0175]可選地，所述緩沖層還可包括在所述反向緩沖區(qū)和上層子電池之間依次設置的晶格遞變區(qū)和過沖區(qū)，所述晶格遞變區(qū)的晶格常數(shù)從與下層子電池的晶格常數(shù)匹配逐漸過渡到與上層子電池的晶格常數(shù)匹配，所述過沖區(qū)的晶格常數(shù)與所述上層子電池的晶格常數(shù)匹配。
[0176]可選地，本實用新型的多結太陽能電池外延結構還可包括在上層電池或下層電池上的至少一個另外的子電池。相應地，還可包括在晶格不匹配的任意兩層子電池之間的緩沖層，所述緩沖層包括反向緩沖區(qū)、晶格遞變區(qū)和過沖區(qū)。
[0177]根據(jù)本實用新型的多結太陽能電池外延結構，由于存在晶格失配的下層子電池和上層子電池之間包括緩沖層，并且緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配，因此，能夠減小在多結太陽能電池中由于上下層子電池之間晶格不匹配引起的在下層子電池中的缺陷，從而提高整個電池的效率。
[0178]此外，雖然實施例描述了晶格遞變區(qū)的晶格常數(shù)從下層電池到上層電池逐漸增力口，但晶格遞變區(qū)的晶格常數(shù)也可以從下層電池到上層電池逐漸減小。此外，雖然描述了三結和四結太陽能電池，但顯然本實用新型可以應用于任何多結太陽能電池。并且，實施例中所描述的具體結構并非限制性的，可以根據(jù)需要省略或增加一些層結構。各層電池所用材料也并非限制性的，可采用其它替代材料。因此，在不偏離本實用新型的實質(zhì)和原理的情況下可以對實施例進行各種變化，其均落入權利要求限定的本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種多結太陽能電池外延結構，其特征在于，包括: 下層子電池； 緩沖層；和 上層子電池，所述上層子電池的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)不匹配，并且所述上層子電池以所述下層子電池為基底進行生長； 其中，緩沖層位于下層子電池和上層子電池之間，并被配置成減小由下層子電池和上層子電池之間的晶格失配引起的缺陷； 其中，所述緩沖層包括靠近下層子電池設置的反向緩沖區(qū)，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相匹配。
2.根據(jù)權利要求1所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述反向緩沖區(qū)的晶格常數(shù)與下層子電池的晶格常數(shù)相差的范圍在0.1%以內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述反向緩沖區(qū)的厚度在300nm以上。
4.根據(jù)權利要求3所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述緩沖層還包括在所述反向緩沖區(qū)和上層子電池之間依次設置的晶格遞變區(qū)和過沖區(qū)，所述晶格遞變區(qū)的晶格常數(shù)從與下層子電池的晶格常數(shù)匹配逐漸過渡到與上層子電池的晶格常數(shù)匹配，所述過沖區(qū)的晶格常數(shù)與所述上層子電池的晶格常數(shù)匹配。
5.根據(jù)權利要求4所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，還包括在上層電池或下層電池上的至少一個另外的子電池。
6.根據(jù)權利要求5所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述下層子電池為GaAs子電池，所述上層子電池為InGaAs子電池，所述緩沖層包括GaAs、GaInP, AlInP,AlInAs 或 AlGaInAs 反向緩沖區(qū)、GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 晶格遞變區(qū)和 GalnP、Al InP、AlInAs 或 AlGaInAs 過沖區(qū)。
7.根據(jù)權利要求5所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述下層子電池為InGaAs子電池,所述上層子電池為另一 InGaAs子電池,所述緩沖層包括GaAs、GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 反向緩沖區(qū)、GalnP、AllnP、AlInAs 或 AlGaInAs 晶格遞變區(qū)和GalnP、Al InP、AlInAs 或 AlGaInAs 過沖區(qū)。
8.一種多結太陽能電池外延結構，其特征在于，包括: GaAs襯底； 在GaAs襯底上的腐蝕剝離層； 在腐蝕剝離層上的GaInP第一子電池； 在第一子電池上的第一隧穿結； 在第一隧穿結上的GaAs第二子電池； 在第二子電池上的第二隧穿結；和 在第二隧穿結上的第一緩沖層， 在第一緩沖層上的InGaAs第三子電池；和 在第三子電池上的接觸層， 其中，所述第三子電池與所述第二子電池的晶格常數(shù)不匹配，所述第一緩沖層包括: GaAs、GaInP、GAlInP、AlInAs或AlGaInAs反向緩沖區(qū)，其晶格常數(shù)與GaAs第二子電池相匹配， 在反向緩沖區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs晶格遞變區(qū)，和 在晶格遞變區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs過沖區(qū)。
9.根據(jù)權利要求8所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述反向緩沖區(qū)的厚度大于500nm。
10.根據(jù)權利要求9所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，還包括:在InGaAs第三子電池和接觸層之間的至少一個另外的InGaAs子電池。
11.根據(jù)權利要求10所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于，所述InGaAs第三子電池和至少一個另外的InGaAs子電池之間晶格常數(shù)不匹配，在所述InGaAs第三子電池和所述至少一個另外的InGaAs子電池之間還包括第二緩沖層，所述第二緩沖層包括: GaAs、GaInP、AlInP、AlInAs或AlGaInAs第二反向緩沖區(qū)，其晶格常數(shù)與第三子電池匹配， 在第二反向緩沖區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs晶格遞變區(qū)，和 在晶格遞變區(qū)上的GalnP、AllnP、AlInAs或AlGaInAs過沖區(qū)。
12.根據(jù)權利要求11所述的多結太陽能電池外延結構，其特征在于:所述第二反向緩沖區(qū)的厚度大于500nm。
【文檔編號】H01L31/0352GK204167334SQ201420416573
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】李華, 顏建, 吳文俊, 王偉明 申請人:李華, 楊軍, 王偉明, 國電科技環(huán)保集團股份有限公司