[发明专利]一种五结太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种(Al_xGa_1‑x)_yIn_1‑yP/Al_zGa_1‑zAs/GaAs/Ga_mIn_1‑mAs/GanIn_1‑nAs五结太阳电池及其制备方法，五结太阳电池包括双面抛光的GaAs衬底，GaAs衬底的上表面上由上至下依次设置(Al_xGa_1‑x)_yIn_1‑yP子电池和Al_zGa_1‑zAs子电池，GaAs衬底的下表面上由上至下依次设置Ga_mIn_1‑mAs子电池和Ga_nIn_1‑nAs子电池。该五结太阳电池及制备方法通过在GaAs衬底上下表面双面生长的方法，获得由(Al_xGa_1‑x)_yIn_1‑yP子电池、Al_zGa_1‑zAs子电池、GaAs子电池、Ga_mIn_1‑mAs(1.0eV)和Ga_nIn_1‑nAs(0.7eV)子电池组成的五结叠层太阳电池，电池的带隙结构达到与太阳光谱的最佳匹配，且可避免生长稀氮化合物等制备较为困难的材料和键合技术等复杂技术工艺。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种五结太阳电池及其制备方法。

背景技术

由于具备高效率和高可靠性等优点，III-V族多结太阳电池被广泛应用于空间电源系统和地面聚光光伏发电系统。且随着子电池数目的增加，多结太阳电池的转换效率逐步提升。目前，典型带隙结构为1.9/1.42/1.02/0.75eV的四结太阳电池在AM0光谱下的效率已达到34％。而带隙结构为2.05/1.7/1.4/1.0/0.7eV的五结太阳电池在AM0光谱下的效率也已可达到36％。

当前制备五结太阳电池的技术途径主要有正向生长晶格匹配五结太阳电池(AlGaInP/alGaAs/GaInAs/GaInAsN/Ge)和采用键合技术制备的五结太阳电池两种。其中正向生长晶格匹配五结太阳电池需要采用稀氮化合物GaInAsN作为1.0eV子电池，但目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的GaInAsN材料晶体质量差，导致太阳电池效率低下，而分子束外延(MBE)虽然可以制备较高晶体质量的GaInAsN材料，但制备成本高昂。而键合技术涉及两种制备方法，一种是半导体键合方法，即分别在GaAs衬底上反向生长AlGaInP(2.05eV)/AlGaInAs(1.7eV)/GaInAs(1.4eV)三结电池和在InP衬底上正向生长GaInAs(0.75eV)/GaInAsP(1.05eV)两结电池，再通过半导体键合工艺将这两部分子电池键合到一起构成五结太阳电池，另一种是金属键和方法，即在GaAs衬底上先依次反向生长AlGaInP(2.05eV)、AlGaInAs(1.7eV)、GaAs(1.42eV)、GaInAs(1.0eV)、GaInAs(0.75eV)子电池，再将其整体键合到诸如Si等支撑衬底上，最后腐蚀掉GaAs衬底得到五结太阳电池，上述两种方法涉及键合技术和外延层转移等技术，工艺复杂会导致电池成本的增加。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种五结太阳电池及其制备方法，通过在GaAs衬底上下表面双面生长的方法，获得由(AlxGa1-x)yIn1-yP子电池、AlzGa1-zAs子电池、GaAs子电池、GamIn1-mAs(1.0eV)和GanIn1-nAs(0.7eV)子电池组成的五结叠层太阳电池，电池的带隙结构达到与太阳光谱的最佳匹配，且可避免生长稀氮化合物等制备较为困难的材料和键合技术等复杂技术工艺。