[实用新型]一种三子结化合物光伏电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物光伏电池，优其涉及一种多子结化合物光伏电池。

背景技术

Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池最先使用于太空领域，但随着技朮的进步，Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池也越来越多的运用到非太空领域。与硅光伏电池相比,Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池具有更大的能量转换效率,通过先进工艺制造出的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池其光电转换成效率可超过25％，而硅光伏电池不会超过20％。相比于硅光伏电池，Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池可通过使用多个具有不同带隙能的子电池来实现多太阳辐射的最大化转换。

对于Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池而言，GaInP/GaAs/Ge是一种最典型最成熟的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池，其光电流密度已经能够达到25mA/cm2，然而现有的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池对自然太阳光的光谱吸收还不充分,并且多是以垂直、多结的形成逐层外延到半导体衬底上的，往往不能像硅光伏电池那样形成对光线具有限域作用的植绒表面，现有的Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池有待得到进一步的提升。

发明内容

为了弥补现有Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池的不足,进一步提高对光线的利用率，本发明提供一种InAlAsP/IGaAs/Ge三结化合物光伏电池，该InAlAsP/InGaAs/Ge三结结构能够有效地提高光伏电池的转换效率，同时该InAlAsP/IGaAs/Ge三子结化合物光伏电池还具有对光线具有限域作用的二阶凸起结构，该二阶的凸起结构能够有效地提高光接触面积，并且能够对光线产生高效地限域作用。

本发明提供的三子结Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池，包括Ge衬底；Ge子电池，位于Ge衬底上；InGaAs子电池，位于Ge子电池上；InAlAsP子电池，位于InGaAs子电池上；在所述Ge衬底与Ge子电池之间包括n++Ge接触层以及n++Ge接触层之上的背场层；在InAlAsP子电池上为窗口层，窗口层上为p++接触层；Ge子电池与InGaAs子电池，InGaAs子电池与InAlAsP子电池之前具有晶格匹配的n++/p++遂穿二极管。

进一步地，Ge子电池在远离衬底的方向上依次包括n Ge基区，p+Ge发射区，并具有0.66ev左右的带隙；所述InGaAs子电池在远离衬底方向上依次包括n InGaAs基区，p+ InGaAs发射区，并具有1.40ev左右的带隙；所诉InAlAsP子电池在远离衬底方向上依次包括n InAlAsP基区，p+InAlAsP发射区，并具有1.90ev左右的带隙。

进一步地，在该光伏电池上部光照面形状为连续的二阶凸起结构，每一个二阶凸起结构具有第一阶凸起和第二阶凸起，其中第二阶凸起从第一阶凸起的上表面向上凸起。

进一步地，从第二阶凸起的顶面到Ge衬底的底面厚度为300～400μm，第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度为50～80μm；并且第二阶凸起的顶部到第一阶凸起的顶部的厚度至少大于第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度的两倍；每两个二阶凸起结构之间的间隔小于第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度。

进一步地，所述n Ge基区的厚度大于n InGaAs基区的厚度，n InGaAs基区的厚度大于n InAlAsP基区的厚度，n Ge基区的厚度为约2.5微米、n InGaAs基区的厚度为约2.2微米、n InAlAsP基区的厚度为约1.8-2.0微米；p+Ge发射区、p+InGaAs发射区、p+InAlAsP发射区的厚度均为80-100纳米。

进一步地，所述晶格匹配的n++/p++隧穿二极管为异质结隧穿二极管。

进一步地，所述晶格匹配的n++/p++隧穿二极管为n++InGaP/p++InGaAsP异质结隧穿二极管；其总厚度为30-45纳米。

附图说明

图1为根据本发明的三子结化合物光伏电池的结构示意图；

图2为图1中A区域的放大图，即本发明光伏电池各子结材料层示意图。

具体实施方式

以下将结合最佳实施方式对本发明做进一步的说明，本发明的有益效果将在详细地描述中变得清晰。