[发明专利]太阳能电池及其制作方法

权利要求书

1.太阳能电池，其特征在于：包括Ge底电池，生长于Ge底电池之上的下隧穿结，生长于下隧穿结之上的InGaAs中电池，生长于InGaAs中电池之上的上隧穿结，生长于上隧穿结之上的GaInP顶电池，以及生长于GaInP顶电池之上的欧姆接触层，欧姆接触层吸收垂直入射光线；InGaAs中电池包括中电池发射区、上中电池基区和下中电池基区，上中电池基区之上生长中电池发射区，中电池发射区之上生长上隧穿结，上中电池基区与下中电池基区之间生长上波导层，下中电池基区与下隧穿结之间生长下波导层。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：上波导层和下波导层的材料分别为GaInP、AlGaInP、AlInP、GaAs、AlAs、AlGaAs、GaInAs、AlInAs、AlGaInAs中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：上波导层和下波导层分别为复合波导层，包括反射不同波段入射光的多个波导层，每一波导层包括双层循环结构，其中第一层的厚度D₁＝(2K+1)*λ/4n₁，K为自然数，λ为中电池吸收光谱波长，n₁为该第一层材料的折射率，第二层的厚度D₂＝(2K+1)*λ/4n₂，K为自然数，λ为中电池吸收光谱波长，n₂为第二层材料的折射率。

4.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于：上波导层和下波导层分别包括反射不同波段入射光的第一上波导层、第二上波导层、第三上波导层、以及第一下波导层、第二下波导层、第三下波导层；其中第一上波导层和第一下波导层的第一层的厚度D₁₁＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱上限}/4n₁，第二层的厚度D₂₁＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱上限}/4n₂，第二上波导层和第二下波导层的第一层的厚度D₁₂＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱中间}/4n₁，第二层的厚度D₂₂＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱中间}/4n₂，第三上波导层和第三下波导层的第一层的厚度D₁₃＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱下限}/4n₁，第二层的厚度D₂₃＝(2K+1)*λ_{中电池吸收光谱下限}/4n₂。

5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：Ge底电池与下隧穿结之间生长成核层；下波导层与下中电池基区之间生长中电池BSF层；中电池发射区与上隧穿结之间生长中电池窗口层；GaInP顶电池由顶电池基区及顶电池发射区形成，顶电池基区与上隧穿结之间生长顶电池BSF层，顶电池基区之上生长顶电池发射区，顶电池发射区之上生长顶电池窗口层，顶电池窗口层之上生长欧姆接触层。

6.太阳能电池制作方法，其特征在于：包括以下步骤：采用金属有机化学气相外延沉积MOCVD或分子束外延MBE方法在Ge衬底上堆叠生长Ge底电池、下隧穿结、下波导层、下中电池基区、上波导层、上中电池基区、中电池发射区、上隧穿结、顶电池及欧姆接触层，欧姆接触层吸收垂直入射光线；中电池包括下中电池基区、上中电池基区和中电池发射区，中电池为InGaAs中电池，顶电池为GaInP顶电池。

7.如权利要求6所述的太阳能电池制作方法，其特征在于：还包括：在Ge底电池与下隧穿结之间生长成核层；在下波导层与下中电池基区之间生长中电池BSF层；在中电池发射区与上隧穿结之间生长中电池窗口层；上隧穿结之上生长顶电池BSF层，在顶电池BSF层之上生长顶电池基区，在顶电池基区之上生长顶电池发射区，在顶电池发射区之上生长顶电池窗口层，在顶电池窗口层之上生长欧姆接触层。