[发明专利]一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池

权利要求书

1.一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池，其特征在于，包括n-Si衬底和InGaN/GaN层，InGaN/GaN层包括AlN成核层(11)、GaN缓冲层(12)、n-GaN层(13)、InGaN/GaN多量子阱结构(14)和p-GaN层(15)，p-GaN层(15)表面为纳米陷光结构；p-GaN层(15)和n-GaN层(13)表面引出Ni/Cr/Au欧姆电极(16)。

2.根据权利要求1所述的一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池，其特征在于，所述AlN成核层(11)的厚度为80～180nm，电子浓度为1×10¹⁹～6×10²¹/cm³；

所述GaN缓冲层(12)的厚度为1.0～1.5μm；

所述n-GaN层(13)的厚度为50～200nm，电子浓度为1×10¹⁹～6×10²¹/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池，其特征在于，所述InGaN/GaN多量子阱结构(14)的周期数为8～30，阱层InGaN的厚度为3～8nm，垒层GaN的厚度为8～16nm；阱层InGaN和垒层GaN均为本征薄膜，载流子浓度均为1×10¹⁶～2×10¹⁷/cm³，In组分为15～90％；

所述p-GaN层(15)厚度为50～200nm，电子浓度为1×10¹⁹～6×10²¹/cm³。

4.根据权利要求1所述的一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池，其特征在于，所述p-GaN层(15)表面纳米陷光结构包括纳米条栅形、纳米柱和纳米孔阵列；所述纳米条栅的宽度为100～1000nm，长度为5～15mm，深度100～800nm，栅间距为200～2000nm；所述纳米柱和纳米孔阵列的形状为圆形，直径100～1000nm，深度100～800nm，间距200～2000nm，阵列为矩形或六角排列。

5.一种表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在蓝宝石或硅衬底上，采用MOCVD法依次生长80～180nm厚的AlN成核层(11)、1～1.5μm厚的GaN缓冲层(12)、50～200nm厚的n-GaN层(13)、周期数为8～30的InGaN/GaN多量子阱结构(14)和50～200nm厚的p-GaN层(15)；

2)采用纳米软压印法，在p-GaN表面制备纳米条栅，或纳米孔、纳米柱阵列；

3)采用光刻和刻蚀工艺，刻蚀形成深度为200～1200nm的方形器件台面，边长为3～10mm；

4)采用电子束蒸发法在n-GaN层上制备出Ni/Cr/Au金属电极，并在大气中550℃退火10min，即完成InGaN/GaN表面陷光结构太阳电池的制作。

6.根据权利要求5所述的表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池的制作方法，其特征在于，生长AlN成核层(11)、GaN缓冲层(12)、n-GaN层(13)、InGaN/GaN多量子阱结构(14)和p-GaN层(15)的工艺条件包括：生长温度为800～1100℃；TMGa流量为50～300sccm；氨气流量为2000～5000sccm；反应室气压为150～250torr。

7.根据权利要求6所述的表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池的制作方法，其特征在于，生长AlN成核层(11)和n-GaN层(13)工艺条件进一步包括：SiH₄流量为20～200sccm。

8.根据权利要求6所述的表面陷光结构InGaN/GaN太阳电池的制作方法，其特征在于，生长InGaN/GaN多量子阱结构(14)中阱层InGaN的工艺条件进一步包括：TMIn流量为10～100sccm；

生长InGaN/GaN多量子阱结构(14)中垒层GaN的工艺条件是：生长温度为800～1100℃，TMGa流量为100～300sccm，氨气流量为3000～5000sccm，反应室气压为150～250torr。