[发明专利]一种太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法，通过将基层生长为具有V型槽的外延层，然后生长发射层、窗口层和接触层，这种V型槽结构有利于减小空穴从基层向发射层传输的距离，从而降低载流子复合几率，同时，这种V型槽结构，又能减少光的反射，增加光在电池结构里传输路程，提高光吸收效率，进而提高电池光电转化效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法。

背景技术

砷化镓GaAs禁带宽度1.43ev,是吸收太阳光最优选材料之一，由砷化镓制备的太阳能电池，具有转化效率高、温度特性好，抗辐射能力强等特点，且随着金属有机化合物气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等技术的发展，GaAs太阳能电池应用越来越广泛。

目前MOCVD外延生长的GaAs太阳能电池结构主要包括在衬底上生长缓冲层，背场层，基层，发射层，窗口层和接触层。其中基层主要为光吸收层，提高吸收层空穴与电子分离效率能有效改善太阳能电池的转化效率，但是目前的GaAs单结太阳能电池，基层厚度一般1-3μm，远大于载流子传输距离，这就增加了空穴和电子复合几率，另外，平面结构的吸收层，存在较多光的反射，影响光吸收效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能外延结构、太阳能电池及制备方法，以解决现有技术中的问题，降低载流子复合几率，提高光吸收效率。

一方面，本发明提供一种太阳能外延结构，所述太阳能外延结构包括依次重叠设置的背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，所述基层和所述发射层分别包括至少一个V型槽，所述基层的V型槽的开口朝向所述发射层，所述发射层的V型槽的开口方向朝向所述窗口层。

可选择地，所述基层、所述发射层的V型槽相互重叠。

可选择地，所述窗口层还包括至少一个所述V型槽。

可选择地，所述窗口层的V型槽与所述基层和所述发射层的V型槽相互重叠。

可选择地，所述接触层还包括至少一个所述V型槽。

可选择地，所述接触层的V型槽与所述基层、所述发射层和所述窗口层的V型槽相互重叠。

可选择地，所述基层的V型槽开口的尺寸为0-1μm，V型槽的深度为0-3μm。

可选择地，所述背场层上生长有至少一条穿透所述背场层的位错，所述基层的V型槽的定点与穿透所述背场层的位错相对应。

可选择地，所述太阳能外延结构还包括衬底，所述衬底设置在所述背场层远离基层的一侧。

另一方面，本发明提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括太阳能外延结构、正面电极、减反射膜和背面电极，所述背面电极设置在背场层上远离基层的一侧，所述减反射膜设置在接触层远离窗口层的一侧，所述正面电极设置在减反射膜远离接触层一侧，所述太阳能外延结构第一方面的任一项所述。

另一方面，本发明提供一种太阳能外延结构的制备方法，所述制备方法包括：

在第一温度状态下按照第一生长速率生长背场层，所述背场层包括穿透所述背场层的位错；

在第二温度状态下在所述背场层上生长基层第一时间段，在第三温度状态下继续生长基层，所述背场层上生长的基层包括V型槽；

在第四温度状态下在所述基层上生长发射层，所述基层上生长的发射层包括与所述基层的V型槽重叠的V型槽；

在第五温度状态下在所述发射层上生长窗口层；

在第六温度状态下在所述窗口层上生长接触层。

可选择地，所述第一温度为400-1000摄氏度之间的任意温度。