本發(fā)明涉及一種太陽電池，具體地，涉及一種含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)，隨著霧霾、沙塵暴等惡劣天氣日趨激烈，人們對清潔能源的需求越來越強(qiáng)烈。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。III-V族半導(dǎo)體太陽電池的轉(zhuǎn)換效率到目前為止一直在光電轉(zhuǎn)換效率方面持續(xù)領(lǐng)跑，同時(shí)由于該類型的太陽電池具有耐高溫性能好、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)(如MOCVD) 的不斷進(jìn)步，III-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III-V族太陽電池的轉(zhuǎn)換效率成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。提高光電轉(zhuǎn)換效率的根本是最大化利用太陽光的能量，盡可能減少能量損失，因此在追求最高轉(zhuǎn)換效率太陽電池的過程中通常采用增加電池結(jié)數(shù)的方式對太陽光譜進(jìn)行更細(xì)致劃分。隨著電池結(jié)數(shù)的增多，電流匹配變得越來越困難。
在多結(jié)太陽電池中，由于電池以級聯(lián)方式進(jìn)行組合，因此整個(gè)器件的電流受限于電流最小一結(jié)子電池，因此為了獲得最優(yōu)電流，通常要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對各個(gè)子電池進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。常用電流匹配方式包括基區(qū)厚度調(diào)整和量子阱結(jié)構(gòu)。基區(qū)厚度調(diào)整主要通過調(diào)整所有子電池厚度，尋找一個(gè)最優(yōu)化的基區(qū)厚度組合，缺點(diǎn)是不適用于于吸收系數(shù)小的材料；量子阱結(jié)構(gòu)主要是通過在子電池中引入量子阱結(jié)構(gòu)，增加子電池電流，缺點(diǎn)是生長難度大，很容易造成晶格質(zhì)量變差。在寬帶隙AlGaInP/AlGaAs/GaAs三結(jié)電池中，GaAs底電池的電流限制了器件整體電流，制約了多結(jié)太陽電池性能的提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種多結(jié)太陽電池，在多結(jié)電池末端引入小失配結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)電流匹配的目的，提高器件整體轉(zhuǎn)換效率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，該多結(jié)電池包含設(shè)置在多結(jié)電池末端的底電池，該底電池與襯底存在晶格失配。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，該底電池與襯底的晶格失配度小于1%，失配度小于1%可以在保證外延層晶格質(zhì)量的條件下，實(shí)現(xiàn)提高GaAs子電池光生電流的目的。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，該多結(jié)電池還包含依次設(shè)置在襯底上的頂電池和中電池。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，該多結(jié)電池由自下向上依次設(shè)置的GaAs襯底、AlGaInP頂電池、AlGaAs中電池和(In)GaAs底電池構(gòu)成。該多結(jié)電池可作為五結(jié)及以上高效太陽電池的子電池，對實(shí)現(xiàn)下一代高效太陽電池具有重要支撐作用。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，所述的(In)GaAs底電池中，In的含量不超過底電池質(zhì)量的14%。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，所述的AlGaInP頂電池禁帶寬度為1.95~2.3eV，AlGaAs中電池禁帶寬度為1.5~1.9eV，底電池(In)GaAs的禁帶寬度為1.22~1.42eV。經(jīng)過計(jì)算，這三種禁帶寬度子電池組成的三結(jié)電池是能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率＞36%的多結(jié)高效太陽電池的必備基礎(chǔ)。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其中，該多結(jié)電池包含由下向上依次生長的襯底、緩沖層、頂電池、第一隧穿結(jié)、中電池、第二隧穿結(jié)及底電池，該底電池?fù)诫s小失配材料。
本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池的制備方法，該多結(jié)太陽電池采用倒置生長方式在襯底上制備，并在最末端生長小失配電池。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池的制備方法，其中，所述的生長小失配電池是指向末端電池中摻雜小失配材料。
上述的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池的制備方法，其中，該方法為：在襯底上先后依次生長AlGaInP頂電池、AlGaAs中電池和(In)GaAs底電池，該底電池與襯底存在晶格失配。
本發(fā)明提供的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：
相較于現(xiàn)有太陽能電池，在底電池GaAs中通過一定量的In摻雜，降低底電池禁帶寬度（帶隙越小，可吸收的光譜范圍就更寬，光生電流就會(huì)越大），提高了底電池的光生電流，使得多結(jié)電池整體電流實(shí)現(xiàn)匹配，對多結(jié)高效電池性能的提升具有重要意義。與此同時(shí)，由于該類型電池使用倒置生長的方式，即先后依次生長AlGaInP頂電池、AlGaAs中電池和(In)GaAs底電池，最末端生長的小失配(In)GaAs底電池產(chǎn)生的晶格失配不會(huì)對其他兩結(jié)子電池產(chǎn)生影響。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖，其中末端底電池7與GaAs襯底1存在一定的晶格失配。
具體實(shí)施方式
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。
本發(fā)明提供的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，其包含設(shè)置在多結(jié)電池末端的底電池，該底電池與襯底存在晶格失配。優(yōu)選地，該底電池與襯底的晶格失配度小于1%。
進(jìn)一步地，該多結(jié)電池還包含依次設(shè)置在襯底上的頂電池和中電池。優(yōu)選地，頂電池采用AlGaInP材料，中電池采用AlGaAs材料，底電池采用(In)GaAs材料，在末端的底電池中摻雜少量的In（由于InAs比GaAs的帶隙寬度小，兩者混合的帶隙就會(huì)比GaAs材料帶隙更?。?，提高電池的光生電流。
實(shí)施例
如圖1所示，以三結(jié)太陽電池為例，其包括GaAs（砷化鎵）襯底1，GaAs緩沖層2，(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5P頂電池3，第一隧穿結(jié)4，Al0.2Ga0.8As中電池5，第二隧穿結(jié)6，(In)0.05GaAs底電池7。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n型GaAs襯底上生長。該三結(jié)電池相對于末端子電池晶格完全匹配的AlGaInP/AlGaAs/GaAs三結(jié)電池來說，由于末端子電池(In)0.05GaAs的禁帶寬度減?。?.42eV—>1.35eV），光生電流增加，因GaAs電流不足導(dǎo)致的電流失配狀況就能得到改善。此外，(In)0.05GaAs與襯底GaAs的晶格失配度為0.36%，因此不會(huì)對外延層晶格質(zhì)量產(chǎn)生較大危害。
本發(fā)明提供的含有末端小失配子電池的多結(jié)太陽電池，通過在外延生長周期的末端引入小失配材料作為底電池的有源層，在一定程度上降低了底電池的禁帶寬度，從而從光譜劃分上可以產(chǎn)生更多光生電流，提高了底電池短路電流，彌補(bǔ)了因底電池電流不足導(dǎo)致的多結(jié)電池電流失配。與此同時(shí)，小失配生長的底電池由于處于外延生長的末期，因晶格失配產(chǎn)生的晶格質(zhì)量變差并不會(huì)對其它子電池產(chǎn)生影響。該結(jié)構(gòu)對實(shí)現(xiàn)下一代高效多結(jié)太陽電池具有重要意義。
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(shí)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。