br>[0095]所述第二子電池包括:
[0096]n+-GaInP 窗口層 201，
[0097]n+-GaAs 發(fā)射區(qū) 202，
[0098]p-GaAs 基區(qū) 203，
[0099]p+-AlGaAs 背場層 204 ；
[0100]所述第三子電池包括:
[0101]n+GalnP 窗口層 301，
[0102]n+-1nGaAs 發(fā)射區(qū) 302,
[0103]p-1nGaAs 基區(qū) 303，
[0104]p+-GaInP 背場區(qū) 304 ；
[0105]上述GalnP/GaAs/InGaAs三結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)的制備過程如下:(1)在M0CVD設(shè)備中，選用η型GaAs襯底001，偏角為(001)偏< 100 >方向15度；
[0106](2)在此襯底上生長GalnP腐蝕截至層或剝離犧牲層002 ；
[0107](3)在GalnP腐蝕截至層或剝離犧牲層上生長n++_GaAs接觸層003 ;在n++_GaAs接觸層上生長GalnP第一子電池，包括:
[0108](4)η+_Α1ΙηΡ 窗口層 101，
[0109](5)n+_GaInP 發(fā)射區(qū) 102，
[0110](6) p-GalnP 基區(qū) 103,
[0111](7)p+_AlGaInP 背場層 104 ；
[0112]在GalnP第一子電池上生長AlGaAs第一隧穿結(jié)601，包括:
[0113](8) p+HAlGaAs 層，
[0114](9) n+HAlGaAs 層；
[0115]在AlGaAs第一隧穿結(jié)上生長GaAs第二子電池，包括:
[0116](10)n+_GaInP 窗口層 201，
[0117](ll)n+-GaAs 發(fā)射區(qū) 202,
[0118](12) p-GaAs 基區(qū) 203，
[0119](13) p+_AlGaAs 背場層 204 ;
[0120]在GaAs第二子電池上生長GaAs第二隧穿結(jié)602，包括:
[0121 ](14)p+HGaAs 層，
[0122](15) n+HGaAs 層；
[0123](16)在GaAs第二隧穿結(jié)上生長GalnP或AlGalnAs第一晶格漸變緩沖層701，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 ；
[0124]在晶格漸變緩沖層701上生長禁帶寬度為1.0eV的InGaAs第三子電池，包括:
[0125](17)n+GaInP 窗口層 301，
[0126](18)n+-1nGaAs 發(fā)射區(qū) 302，
[0127](19)p-1nGaAs 基區(qū) 303,
[0128](20) p+-GaInP 背場區(qū) 304 ；
[0129](21)在InGaAs第三子電池上生長p++_InGaAs接觸層004。
[0130]根據(jù)上述實施例的三結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，由于所使用的GaAs襯底的偏角為
(001)面偏< 100 >方向15度，并且，在其上外延生長的GalnP第一子電池和InGaAs第三子電池的晶向與襯底相同，因此，能同時克服GalnP子電池外延生長中的有序度問題和InGaAs子電池外延生長中的剩余應(yīng)力的各向異性問題，從而提高該三結(jié)太陽能電池的效率。
[0131]實施例2
[0132]在實施例1的基礎(chǔ)上，還可繼續(xù)進行倒裝四結(jié)電池的生長。參考附圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的四結(jié)太陽能電池的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。
[0133]如圖3所示，GalnP/GaAs/InGaAs/InGaAs四結(jié)太陽能電池的外延結(jié)構(gòu)包括:
[0134]GaAs 襯底 001;
[0135]在GaAs襯底001上的腐蝕截至層或剝離犧牲層002 ；
[0136]在腐蝕截至層或剝離犧牲層002上的第一歐姆接觸層003 ；
[0137]在第一歐姆接觸層003上的GalnP第一子電池100 ；
[0138]在第一子電池100上的第一隧穿結(jié)601 ；
[0139]在第一隧穿結(jié)601上的GaAs第二子電池200 ；
[0140]在第二子電池200上的第二隧穿結(jié)602 ；
[0141]在第二隧穿結(jié)602上的第一緩沖層701，
[0142]在第一緩沖層701上的InGaAs第三子電池300 ；
[0143]在第三子電池300上的第三隧穿結(jié)603 ；
[0144]在第三隧穿結(jié)603上的第二緩沖層702，
[0145]在第二緩沖層702上的InGaAs第四子電池400 ;以及
[0146]在第四子電池400上的第二歐姆接觸層004。
[0147]該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(jié)構(gòu)與第一實施例相同，第四子電池400包括:
[0148]n+-GaInP 窗口層 401，
[0149]n+-1nGaAs 發(fā)射區(qū) 402,
[0150]p-1nGaAs 基區(qū) 403,和
[0151]p+-GaInP 背場區(qū) 404。
[0152]同樣，根據(jù)該實施例四結(jié)太陽能電池的GaAs襯底采用(001)面偏< 100 >方向15度的偏角。
[0153]制造上述四結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)的具體步驟為:在實施例1的第(20)步后加入如下步驟:
[0154]在InGaAs第三子電池上生長GaAs第三隧穿結(jié)603，包括:
[0155](21)p++-GaAs,
[0156](22) n++-GaAs:
[0157](23)在GaAs第三隧穿結(jié)上生長GalnP或AlGalnAs第二晶格漸變緩沖層702，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1.0eV ；
[0158]在第二晶格漸變緩沖層上生長禁帶寬度為0.7eV的InGaAs第四子電池，包括:
[0159](24) n+-GaInP 窗口層 401，
[0160](25) n+_InGaAs 發(fā)射區(qū) 402，
[0161](26)p-1nGaAs 基區(qū) 403,
[0162](27) p+-GaInP 背場區(qū) 404 ；
[0163](28)在InGaAs第四子電池上生長p++_InGaAs接觸層004。
[0164]根據(jù)該實施例，由于GaAs襯底表面米用(001)面偏< 100 >方向15度的晶向，因此，與第一實施例相同，能同時克服GalnP子電池外延生長中的有序度問題和InGaAs子電池外延生長中的剩余應(yīng)力的各向異性問題，從而提高該三結(jié)太陽能電池的效率。
[0165]實施例3
[0166]實施例3提供了一種根據(jù)第一實施例和第二實施例的多結(jié)太陽能電池的外延結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的多結(jié)太陽能電池，包括:
[0167]GalnP 第一子電池；
[0168]在GalnP第一子電池上的GaAs第二子電池；和
[0169]在GaAs第二子電池上的InGaAs第三子電池，
[0170]其中，各個子電池的表面晶向為(001)面偏向< 100 >方向5?20度。
[0171]其他實施例
[0172]雖然以上通過具體的實施例說明了本發(fā)明的構(gòu)思。但是應(yīng)當理解，具體的實施例并非用于限制本發(fā)明。例如，以上實施例中，GaAs襯底采用(001)面偏向< 100 >方向15度范圍內(nèi)的偏角，但是，根據(jù)其它實施例，只要GaAs襯底采用(001)面偏向< 100 >方向5?20度范圍內(nèi)的偏角，均可以達到兼顧GalnP子電池的有序度問題和InGaAs子電池的剩余應(yīng)力的各向異性問題，提高電池效率的目的。
[0173]此外，雖然實施例描述了三結(jié)和四結(jié)太陽能電池，但顯然本發(fā)明可以應(yīng)用于任何多結(jié)太陽能電池。并且，實施例中所描述的具體結(jié)構(gòu)并非限制性的，可以根據(jù)需要省略或增加一些層結(jié)構(gòu)。并且，附圖和說明中的太陽能電池結(jié)構(gòu)中的各層的位置關(guān)系是相對位置而非絕對位置。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，在不偏離本發(fā)明的實質(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(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，包括: GaAs襯底； 在GaAs襯底上的GalnP第一子電池； 在GalnP第一子電池上的GaAs第二子電池；和 在GaAs第二子電池上的InGaAs第三子電池， 其特征在于，GaAs襯底的偏角采用(001)面偏向< 100 >方向5?20度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，GaAs襯底的偏角采用(001)面偏向< 100 >方向15度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多結(jié)太陽能電池還包括: 在GaAs襯底上的腐蝕截止層或剝離犧牲層； 所述GalnP第一子電池設(shè)置在所述腐蝕截止層或剝離犧牲層上； 在GalnP第一子電池上的第一隧穿結(jié)； 所述GaAs第二子電池設(shè)置在所述第一隧穿結(jié)上； 在GaAs第二子電池上的第二隧穿結(jié)； 在第二隧穿結(jié)上的GalnP或AlGalnAs第一緩沖層； 所述InGaAs第三子電池設(shè)置在所述第一緩沖層上；和 在InGaAs第三子電池上的接觸層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多結(jié)太陽能電池還包括: 在InGaAs第三子電池和接觸層之間的InGaAs第四子電池。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多結(jié)太陽能電池還包括: 在InGaAs第三子電池上的第三隧穿結(jié)， 在第三隧穿結(jié)上的GalnP或AlGalnAs第二緩沖層；和 所述第四子電池設(shè)置在GalnP或AlGalnAs第二緩沖層上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多結(jié)太陽能電池還包括至少一個另外的子電池。7.一種多結(jié)太陽能電池，包括: GalnP第一子電池； 在GalnP第一子電池上的GaAs第二子電池；和 在GaAs第二子電池上的InGaAs第三子電池， 其特征在于，各個子電池的表面晶向為(001)面偏向< 100 >方向5?20度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多結(jié)太陽能電池，其中，各個子電池的表面晶向為(001)面偏向< 100 >方向15度。9.一種多結(jié)太陽能電池的制備方法，包括步驟: 制備GaAs襯底； 在GaAs襯底上制備GalnP第一子電池； 在GalnP第一子電池上制備GaAs第二子電池；和 在GaAs第二子電池上制備InGaAs第三子電池， 其特征在于，所制備的GaAs襯底的偏角采用(001)面偏向< 100 >方向5?20度，在具有該偏角的GaAs襯底的表面上制備GalnP第一子電池。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多結(jié)太陽能電池的制備方法，其中，GaAs襯底的偏角采用(001)面偏向< 100 >方向15度。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多結(jié)太陽能電池外延結(jié)構(gòu)，包括：GaAs襯底；在GaAs襯底上的GalnP第一子電池；在GalnP第一子電池上的GaAs第二子電池；和在GaAs第二子電池上的lnGaAs第三子電池，其中，GaAs襯底采用(001)面偏＜100＞方向5～20度的偏角。在具有該偏角的襯底上生長的多結(jié)電池材料，可以在獲得大禁帶寬度(Al)GalnP材料的同時，減小lnGaAs電池應(yīng)變緩沖層的缺陷密度，從而提高倒裝多結(jié)太陽能電池的整體性能。另外公開了相應(yīng)的多結(jié)太陽能電池及其制備方法。
【IPC分類】H01L31/0693, H01L31/18, H01L31/0687, H01L31/036
【公開號】CN105280746
【申請?zhí)枴緾N201410361406
【發(fā)明人】李華, 吳文俊, 顏建, 王偉明, 楊軍
【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
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月25日