[发明专利]基于量子点超晶格结构的太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于量子点超晶格结构的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池包括有源区，所述有源区包括第一i-GaAs层、第一GaNAs/InGaAs超晶格结构、第二InGaAs超晶格结构、第二i-GaAs层，其中所述第二InGaAs超晶格结构设置于所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构表面；所述第二InGaAs超晶格结构中掺杂量子点，选取GaNAs作为量子点，所述第二InGaAs超晶格结构中的InGaAs层作为空间层周期排列，所述第二InGaAs超晶格结构的InGaAs层中掺杂具有表面活化作用的元素。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一i-GaAs层与所述第二i-GaAs层的厚度相同，所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层与所述第二InGaAs超晶格结构中的InGaAs层的厚度不同。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第二InGaAs超晶格结构中，每层InGaAs层的厚度为10～15nm，所述量子点结构的层数为5～10层，所述量子点结构为直径小于或者等于15nm、高度小于或者等于10nm的角锥形，所述第二InGaAs超晶格结构设置在所述第二i-GaAs层与所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构之间。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构、所述第二InGaAs超晶格结构的周期范围分别为15nm至25nm，周期数为10-20。

5.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池还包括自下而上依次设置的衬底、GaAs缓冲层、AlGaAs背场层、第一GaAs层、第二GaAs层、AlGaAs窗口层、GaAs接触层，其中所述衬底为Si、Ge或GaAs衬底中的一种，所述第一GaAs层和所述第二GaAs层之间设置所述有源区。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一GaAs层的导电掺杂类型与所述第二GaAs层的导电掺杂类型相反，所述衬底的掺杂类型与所述第一GaAs层的掺杂类型相同。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在衬底的裸露表面依次生长GaAs缓冲层、AlGaAs背场层、第一GaAs层，其中所述衬底为Si、Ge或GaAs衬底中的一种，所述衬底与所述第一GaAs层的导电掺杂类型相同；

S2.在所述第一GaAs层的裸露表面生长有源区；其中，所述有源区的制备步骤包括：

S2.1.在所述第一GaAs层的裸露表面生长第一i-GaAs层；

S2.2.在所述第一i-GaAs层表面上生长第一GaNAs/InGaAs超晶格结构；

S2.3.在所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构表面生长第二InGaAs超晶格结构；

S2.4.在所述第二InGaAs超晶格结构表面上生长第二i-GaAs层；

S3.在所述有源区表面依次生长第二GaAs层、AlGaAs窗口层、GaAs接触层，其中，所述第一GaAs层与所述第二GaAs层的导电掺杂类型相反；

其中，在所述第二InGaAs超晶格结构中掺杂量子点，选取GaNAs作为量子点，所述第二InGaAs超晶格结构中的InGaAs层作为空间层周期排列，在所述第二InGaAs超晶格结构的InGaAs层中掺杂具有表面活化作用的元素。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：在所述有源区中，所述第一i-GaAs层与所述第二i-GaAs层的厚度相同，所述第一GaNAs/InGaAs超晶格结构中InGaAs层的厚度与所述第二InGaAs超晶体结构中InGaAs层的厚度不同。