[发明专利]一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构及其制备方法，结构包括依次设置的金属薄膜衬底、高反射率金属层、介质层、薄型四结外延层；方法包括采用金属有机化学气相沉积技术制备薄型四结外延层；在外延片表面制备全方位反射器，采用等离子体增强化学气相沉积技术生长介质层，在介质层上腐蚀出周期性的微孔，在外延片表面蒸镀上高反射率的金属材料；采用电镀技术在全方位反射器表面制备金属薄膜衬底；通过化学腐蚀分别去掉砷化镓衬底和GaInP腐蚀停止层。本发明的有益效果：四个子电池的厚度大幅度减薄，大幅度降低了带电粒子辐射对四结电池的损失，减少了缺陷密度，提高了四结电池的抗辐照能力，从而促进四结电池在航天领域的应用。

技术领域

本发明属于太阳电池领域，尤其是涉及一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构及其制备方法。

背景技术

高效化是星用太阳电池的必然发展方向。高效太阳电池，可以在不明显增加电池阵重量的基础上提高输出功率，从而可以在卫星上添加更多的有效载荷，提高卫星利用率。但是，由于空间环境并非如地面环境一样温和，存在着紫外、等离子体等苛刻的条件，这些环境条件会对电池的正常工作产生显著的影响。尽管电池采用玻璃盖片进行防护，可以阻挡粉尘，原子氧，低能质子的影响，但是对于高能质子和高能电子，玻璃盖片未能完全屏蔽。这些高能粒子将造成电池电性能的衰降，从而影响电池的稳定性和使用寿命。

虽然基于“带隙匹配”设计思想的晶格失配四结太阳电池，通过优化子电池带隙在太阳光谱中的分布，相比于三结太阳电池提高了光电转换效率，但是晶格失配结构也使得电池的辐照损伤更为严重。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构及其制备方法，通过减薄四结太阳电池各子电池的厚度，减少辐照对电池造成的损伤，通过布拉格反射器(DBR)与全方位反射器(ODR)相结合的方法进行光控管理，避免减薄厚度对电性能的影响，产品制备工艺简单、成本较低，电性能参数符合太阳电池的使用要求，使太阳电池的抗辐照能力得到较大提升。

本发明的技术方案为：一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构，其特征在于包括依次设置的金属薄膜衬底、高反射率金属层、介质层、薄型四结外延层。

进一步地，所述薄型四结外延层包括依次设置的帽层、薄型GaInP电池、(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR、第一隧穿结、薄型GaAs电池、 (AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAsDBR、渐变缓冲层、第二隧穿结、薄型第一结 In_xGa_1-xAs电池、(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAsDBR、渐变缓冲层、第三隧穿结、薄型第二结In_xGa_1-xAs电池。

进一步地，介质层为包括SiO₂、MgF、ZnO、TiO₂中的一种或多种组合的厚度范围为50nm～500nm的层状结构。

进一步地，介质层具有周期性的微孔，所述微孔直径为0.5um～5um，间距5um～20um，所述微孔在介质层上周期性分布。

进一步地，所述高反射率金属层为包括Au、Ag、Al中的一种的厚度范围为100nm～2000nm。

进一步地，所述金属薄膜衬底为包括Cu、Ti、Al、Zn中的一种生物厚度范围为10um～50um的层状结构。

一种具有高抗辐照能力的四结太阳电池结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：