[实用新型]带有分布布拉格反射器的三结太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池，尤其涉及一种带有分布布拉格反射器的三结太阳能电池。

背景技术

太阳能电池作为一种清洁无污染的能源，在矿物质燃料（石油、煤炭等）大量消耗造成环境日益恶化的今天，越来越受到重视。

目前，在太阳能电池的大规模推广应中，硅材料占据了绝对优势。但是，以砷化镓（GaAs）、磷化铟镓（InGaP）为代表的III-V族化合物半导体太阳能电池由于自身的优点，也越来越受到重视。为此，在几十年的时间内，以砷化镓（GaAs）、磷化铟镓（InGaP）基材料为代表的第二代化合物半导体太阳能电池的研究迅猛发展，并且，与锗（Ge）材料相结合，制备成了高效率多结太阳能电池，已经成功地应用到地面聚光太阳能电站、空间航天器等领域。

目前，三结太阳能电池的光电转换效率在1个太阳情况下，多为31-34%之间，500倍聚光条件下，能达到或者超过40%。传统的磷化铟镓（InGaP）/砷化铟镓/锗（Ge）三结太阳能电池光电转换效率的提高，主要依赖生长技术的改进，晶体质量的提高，以及芯片制备工艺的改善来实现的。虽然，光电转换效率仍然在进步，但受限于材料制备的工艺方法以及原材料纯度等原因，其效率的提高终究有个极限。所以，如何提高磷化铟镓（InGaP）/砷化铟镓/锗（Ge）三结太阳能电池的内量子效率，将入射光最大可能地转换为光生电流，是提高多结太阳能电池光电转换效率的关键之所在。

通常情况下，三结太阳能电池自下而上依次由锗（Ge）底电池、第一隧道结、砷化镓（GaAs）中电池、第二隧道结、磷化铟镓（InGaP）顶电池所组成，在传统的三结太阳能电池的基区，受限于载流子的扩散长度，为了使光生载流子尽可能的转变成光生电流，基区通常要做到很厚，才能有效吸收进而提供电流。譬如，传统的硅太阳能电池，其吸收区通常要做到百微米量级，三结太阳能电池的砷化铟镓（GaInAs）中电池的基区要做到3微米至3.5微米左右，方能保证光生载流子被有效地吸收从而变成光生电流。如此一来，在生长较厚的基区过程中，消耗了更多的电能、原材料以及更长的生长时间，从而，降低了生产效率，增加了生产成本，同时，带来了更多的可能危害环境的副产品。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种带有分布布拉格反射器的三结太阳能电池，其不仅能够有效地将透过砷化铟镓（GaInAs）中电池的P型基区的光反射回去，并再次参与光子到电子的转换过程，从而，达到提高中电池的光电转换效率目的；而且，有效地解决了现有电池总体的光电转换效率不高的问题；同时，有效地缩减了P型砷化铟镓（GaInAs）基区的厚度，降低了生产过程中基区材料的消耗，提高了生产效率，节省了生产成本，降低了副产品的排放。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的：

一种带有分布布拉格反射器的三结太阳能电池，包括：一锗（Ge）底电池、设在锗（Ge）底电池上的第一隧道结、设在第一隧道结上的砷化铟镓（GaInAs）中电池、设在砷化铟镓（GaInAs）中电池上的第二隧道结、设在第二隧道结上的磷化铟镓（InGaP）顶电池，其特征在于：在第一隧道结与砷化铟镓（GaInAs）中电池之间设有一分布布拉格反射器，通过上述层结构连接及切割后，便形成一三结太阳能电池芯片结构。

所述锗（Ge）底电池自下而上依次设有：P型锗（Ge）衬底、扩散形成的N型锗（Ge）层、N型砷化铟镓（GaInAs）成核层及N型磷化铟镓（InGaP）窗口层，其中，P型锗（Ge）衬底的底部设有N型欧姆接触层。

所述第一隧道结自下而上依次设有：设在N型磷化铟镓（InGaP）窗口层上的N型重掺杂砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaP）层、设在N型重掺杂砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaP）层上的P型重掺杂砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaP）层。

所述中电池上设有：分布布拉格反射器，该分布布拉格反射器自下而上依次包含：P型分布布拉格反射器低折射率层、P型分布布拉格反射器高折射率层；P型砷化铟镓（GaInAs）基区层、砷化铟镓（GaInAs）发射层、N型磷化铟镓（InGaP）窗口层。

所述第二隧道结自下而上依次设有：设在N型磷化铟镓（InGaP）窗口层上的N型重掺杂砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaP）层、设在N型重掺杂砷化镓GaAs或磷化铟镓(InGaP)）层上的P型重掺杂砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaP）层。