[发明专利]堆叠状的多结太阳能电池

说明书

堆叠状的多结太阳能电池，其包括至少三个子电池以及变质的缓冲区，所述三个子电池中的每一个具有发射极和基极，第一子电池包括由具有至少元素GaInP的化合物制成的第一层，第一层的能带隙大于1.75eV，第一层的晶格常数位于和之间的范围内，第二子电池包括由具有至少元素GaAs的化合物制成的第二层，第二层的能带隙位于1.35eV和1.70eV之间的范围内，第二层的晶格常数位于和之间的范围内，第三子电池包括由具有至少元素GaInAs的化合物制成的第三层，第三层的能带隙小于1.25eV，第三层的晶格常数大于第二子电池或者第三子电池中的至少一个由具有至少元素GaInAsP的化合物制成并且具有大于1％的磷含量和大于1％的铟含量，在两个子电池之间不构造有半导体键合。

技术领域

本发明涉及一种堆叠状的多结太阳能电池。

背景技术

由Patel等人所著的出版文献“Experimental Results from PerformanceImprovement and Radiation Hardening of Inverted Metamorphic Multi-JunctionSolar Cells”(Proceedings of 37^th IEEE PVSC，西雅图(2011年))已知反向变质的四结太阳能电池(IMM4J)，其具有大约34％(AM0)的寿命初期(beginning-of-life，BOL)有效作用系数和与商业上通用的三结太阳能电池相比相对小的大约82％的寿命末期(end-of-life，EOL)剩余系数。在此，与太阳能电池相对于太阳的使用和定向相比，在生长衬底上的外延沉积以相反的顺序(反向地)进行。

此外，由Bolsvert等人在Proc.of 35th IEEE PVSC，火奴鲁鲁，夏威夷，2010年，ISBN：978-1-4244-5891-2中所著的出版文献“Development of Advanced Space SolarCells at Spectrolab”已知一种基于半导体键合技术的GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs四结太阳能电池。

由Dimroth等人在Progr.Photovolt：Res.Appl.2014；22：277-282中所著的出版文献“Wafer bonded four-junction GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs concentrator solarcells with 44.7％efficiency”也已知一种另外的四结太阳能电池。

在最后提到的两篇出版文献中，从InP衬底出发，GaInAsP太阳能电池分别以大约1.0eV的能带隙与晶格匹配地沉积。在第二沉积时，以反向的顺序在GaAs衬底上制造具有较高的带隙的上部的太阳能电池。整个多结太阳能电池的形成通过两个外延晶片的直接的半导体键合、借助GaAs衬底的随后移除以及进一步的过程步骤来进行。

文献CN 103346191A描述了一种在衬底的两个相对置的侧上生成长的四结太阳能电池。

然而，借助于键合过程的制造过程是成本密集的并且降低在制造时的生产率。

耐辐射性的优化、尤其也对于非常高的辐射剂量的耐辐射性的优化是发展未来的宇宙航行太阳能电池的重要目标。除了提高寿命开始或者寿命初期(BOL)的有效作用系数之外，目标也在于提高寿命末期(EOL)的有效作用系数。

此外，制造成本具有决定性的意义。在本发明的时间点上的工业标准通过与晶格匹配的和变质的GaInP/GaInAs/Ge三结太阳能电池给出。为此，通过GaInP上部电池和GaInAs中部电池在相对于InP衬底成本有利的Ge衬底上的沉积来制造多结太阳能电池，其中，Ge衬底构成下部电池。

发明内容

在此背景下，本发明的任务在于，说明一种扩展现有技术的设备。