[发明专利]具有掺杂阻挡层的多结太阳电池

说明书

技术领域

本发明提供一种具有掺杂阻挡层的多结太阳电池。

背景技术

随着化石类能源短缺和环境污染的日益严重，可再生能源的利用引起各国政府的重视。太阳能以其取之不尽、用之不竭和零污染的特性而受到特别关注。利用太阳能发电存在一个很大的障碍，因为到达地面上的太阳能密度太低，其峰值也不过每平方米一千瓦左右。利用聚光镜可以有效地提高太阳能密度。通过聚光器而使较大面积的阳光汇聚在一个较小的范围内形成“焦斑”，并将太阳电池置于这个“焦斑”或“焦带”上，以增加光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，从而获得更多的电能输出。可见聚光太阳电池是提高转换效率，降低太阳电池能发电成本的一种有效措施。

但是，随着聚光比的增加，照射到电池表面的光功率密度增加，使电池的温度随之升高。因此，用于聚光太阳能发电系统的多结太阳电池，一定要防止隧道结中高浓度掺杂的杂质向外扩散，以保证太阳电池具有较高的转换效率，并具有长期稳定的工作寿命。从而降低聚光太阳能发电的成本，提高聚光太阳能发电站的可靠性和使用寿命，有利于聚光太阳电池的推广应用。

本发明一种具有掺杂阻挡层的多结太阳电池，其关键是在连接两结电池的隧道结两侧分别生长相同导电性的掺杂阻挡层，阻挡层的晶格常数与隧道结的晶格常数相近，阻挡层的带宽大于阻挡层的带宽。这种掺杂阻挡层具有两种功能，一是阻挡高浓度掺杂的隧道结的杂质向外扩散；其次是将隧道结的载流子限制在其内，使反型隧道结近似于欧姆接触，减少多结太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的转换效率和填充因子。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有掺杂阻挡层的多结太阳电池，可以使太阳电池在高倍聚光的情况下，具有稳定的光电转换效率，并保证聚光太阳电池能够在高倍聚光环境中长期稳定地工作。

本发明的目的是由以下的技术方案实现的：

一种具有掺杂阻挡层的多结太阳电池，其特征在于，采用半导体单晶片为衬底，采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)方法生长多结太阳电池晶片，在连接两节电池的隧道结两侧分别生长相同导电性的宽带隙掺杂阻挡层，可以有效阻挡隧道结高浓度掺杂的杂质向外扩散，并将隧道结的载流子限制在其内，使反型隧道结近似于欧姆接触，减少多结太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的转换效率和填充因子，延长太阳电池的使用寿命。

附图说明

图1具有掺杂阻挡层的两结太阳电池示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的结构和特征，以下结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种制备具有掺杂阻挡层的两结太阳电池。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法，以p型砷化镓(p-GaAs)单晶片[1]为衬底，依次生长缓冲层(p-GaAs)[2]、底电池(p-InGaAs层、n-InGaAs层)[3]、掺杂阻挡层一(n-AlGaAs层)[4]、隧道结(n⁺-GaAs层、p⁺-GaAs层)[5]、掺杂阻挡层二(p-AlGaAs层)[6]、顶电池(p-InGaP层、n-InGaP层)[7]、窗口层(n-AlGaP)[8]、欧姆接触层(n⁺-GaAs)[9]。在生长具有掺杂阻挡层的两结太阳电池晶片之后，采用常规的光刻、镀膜和划片工艺及可以制成太阳电池芯片。

本发明一种制备具有掺杂阻挡层的多结太阳电池，其关键是在连接两结电池的隧道结两侧分别生长相同导电性的掺杂阻挡层，阻挡层的晶格常数与隧道结的晶格常数相近，阻挡层的带宽大于阻挡层的带宽。这种掺杂阻挡层具有两种功能，一是阻挡高浓度掺杂的隧道结的杂质向外扩散；其次是将隧道结的载流子限制在其内，使反型隧道结近似于欧姆接触，减少多结太阳电池的串联电阻，提高太阳电池的转换效率和填充因子。从而保证太阳电池在高倍聚光的环境中可以稳定地工作，并且具有长期稳定的工作寿命。