[发明专利]多结太阳能电池

说明书

多结太阳能电池具有第一、第二和第三子电池，第一子电池具有锗，第二子电池具有比第一子电池大的带隙，第三子电池具有比第二子电池大的带隙，每个子电池具有发射极和基极，第二子电池包括化合物层，化合物至少具有GaInAsP，层厚度大于100纳米，层构造为发射极一部分和/或基极一部分和/或发射极与基极之间的空间电荷区一部分，第三子电池包括化合物层，化合物至少具有GaInP，层厚度大于100纳米，并且层构造为发射极一部分和/或基极一部分和/或位于发射极与基极之间的空间电荷区一部分，第二子电池中层的磷含量大于1％且小于45％，铟含量小50％，晶格常数小于5.84埃，第三子电池与第二子电池的层晶格常数差小于0.2％，两个子电池间不构造半导体键合。

技术领域

本发明涉及一种多结太阳能电池。

背景技术

由文献“Current-matched triple-junction solar cell reaching 41.1％conversion efficiency under concentrated sunlight”(Guter等，Applied PhysicsLetters 94，223504(2009))已知一种多结太阳能电池(英语multi-junction solarcell)。公开的结构涉及一种具有高效率的、变质的Ga_0.35In_0.65P/Ga_0.83In_0.17As/Ge三结太阳能电池。在Ge基质或者说Ge子电池与Ga_0.83In_0.17As子电池之间使用包括Ga_YIn_1-YAs的变质缓冲器。

此外，由文献“Development of Advanced Space Solar Cells at Spectrolab”(Bolsvert等，35^th IEEE PVSC论文集，檀香山，夏威夷，2010，ISBN：978-1-4244-5891-2)已知基于半导体键合技术的GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs四结太阳能电池和GaInP/AlGaInAs/GaAs/GaInAsP/GaInAs五结太阳能电池。另一种四结太阳能电池也由文献“Waferbonded four-junction GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs concentrator solar cells with44.7％efficiency”(Dimroth等，Progr.Photovolt:Res.Appl.2014；22；277-282)已知。

在最后提到的两篇文献中以InP基质为出发点分别晶格匹配地沉积(abscheiden)具有约为1.0电子伏特的能量带隙的GaInAsP太阳能电池。上部的具有较高能量带隙的太阳能电池在第二沉积中以逆顺序的方式被制造在GaAs基质上。整个多结太阳能电池的形成通过两个外延晶片的直接半导体键合还有接着的GaAs基质移除以及其他过程步骤来实现。然而，制造过程是成本高昂的。

由DE 10 2012 004 734 A1已知一种既基于半导体键合技术又基于变质外延的GaInP/GaAs/GaInAs/缓冲器/Ge四结太阳能电池。制造成本由于两个必要的在两个单独基质上的沉积、必要的基质移除和必要的键合过程而一直还是高的。此外，由EP 1 134 813A2、EP 2 960 950 A1和DE 10 2005 000 767 A1已知不具有半导体键合的多结太阳能电池。

辐射硬度的优化、尤其也对于非常高的辐射剂量而言的辐射硬度的优化是在未来的宇航太阳能电池的研发中的重要的目的。除了提高开始效率或者说寿命开始(beginning-of-life，BOL)效率以外，目的也是提高寿命结束(end-of-life，EOL)效率。