[发明专利]一种晶格失配的五结太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种晶格失配的五结太阳能电池，包括有Ge衬底，其特征在于：所述Ge衬底为p型Ge单晶片，在所述Ge衬底上面按照层状叠加结构由下至上依次设置有GaInP成核层、GaInAs缓冲层、AlGaInAs DBR反射层、AlGaInAs晶格渐变缓冲层、第一GaInAs子电池、第二GaInAs子电池、第一GaInP子电池、第二GaInP子电池和GaInAs帽层，所述AlGaInAs DBR反射层和AlGaInAs晶格渐变缓冲层之间通过第一隧道结连接，所述第一GaInAs子电池和第二GaInAs子电池之间通过第二隧道结连接，所述第二GaInAs子电池和第一GaInP子电池通过第三隧道结连接，所述第一GaInP子电池和第二GaInP子电池通过第四隧道结连接；其中，所述GaInP成核层、GaInAs缓冲层、AlGaInAs DBR反射层与Ge衬底晶格匹配，而所述第一GaInAs子电池、第二GaInAs子电池、第一GaInP子电池和第二GaInP子电池的外延层与Ge衬底晶格失配，且各外延层之间保持晶格匹配。

2.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述GaInP成核层为n型掺杂层，电子浓度为1E18/cm³～1E19/cm³,厚度为5～20nm；所述GaInAs缓冲层为n型掺杂层，电子浓度为5E17/cm³～1E19/cm³,厚度为500～1500nm；所述GaInAs帽层为n型高掺GaInAs帽层，晶格与第二GaInP子电池匹配，厚底100～800nm。

3.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述AlGaInAsDBR反射层的反射波长为900～1200nm，且其中AlGaInAs组合层的对数为10～30对。

4.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述第一隧道结为p-GaAs/n-AlGaAs结构，其中p-GaAs和n-AlGaAs的厚度均为6～20nm；所述第二隧道结为p-GaAs/n-AlGaAs结构，其中p-GaAs和n-AlGaAs的厚度均为6～20nm；所述第三隧道结为p-GaInP/n-AlGaAs结构，其中p-GaInP和n-AlGaAs的厚度均为6～20nm；所述第四隧道结为p-GaInP/n-AlGaInP结构，其中p-GaInP和n-AlGaAs的厚度均为6～20nm。

5.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述AlGaInAs晶格渐变缓冲层的厚度为1500～2500nm。

6.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述第一GaInAs子电池的电池总厚度为1000～1500nm，其GaInAs材料的光学带隙为1.2～1.3eV。

7.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述第二GaInAs子电池的电池总厚度为600～1500nm，其GaInAs材料的光学带隙为1.2～1.3eV。

8.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述第一GaInP子电池的电池总厚度为1000～1500nm，其GaInP材料的光学带隙为1.6～1.8eV。

9.根据权利要求1所述的一种晶格失配的五结太阳能电池，其特征在于：所述第二GaInP子电池的电池总厚度为400～1000nm，其GaInP材料的光学带隙为1.6～1.8eV。

10.一种权利要求1至9任意一项所述晶格失配的五结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择Ge衬底，所述Ge衬底为p型Ge单晶片；

步骤2：利用金属有机物化学气相沉积技术，在选择的Ge衬底上生长GaInP成核层，生长温度为550～630℃，生长速率为该GaInP成核层用于增加衬底表面的成核密度；

步骤3：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在GaInP成核层上生长GaInAs缓冲层，生长温度为550～650℃，生长速率为该GaInAs缓冲层用于减少外延层的缺陷密度，提高晶体质量；

步骤4：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在GaInAs缓冲层上生长AlGaInAs DBR反射层，生长温度为600～700℃，生长速率为该AlGaInAs DBR反射层用于反射长波范围的光子；

步骤5：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在AlGaInAs DBR反射层上生长第一隧道结，生长温度为500～600℃，生长速率为

步骤6：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第一隧道结上生长晶格渐变的AlGaInAs晶格渐变缓冲层，生长温度为600～650℃，生长速率为

步骤7：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在AlGaInAs晶格渐变缓冲层上生长第一GaInAs子电池，生长温度为600～650℃，生长速率为

步骤8：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第一GaInAs子电池上生长第二隧道结，生长温度为500～600℃，生长速率为

步骤9：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第二隧道结上生长第二GaInAs子电池，生长温度为600～650℃，生长速率为

步骤10：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第二GaInAs子电池上生长第三隧道结，生长温度为450～600℃，生长速率为

步骤11：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第三隧道结上生长第一GaInP子电池，生长温度为600～650℃，生长速率为

步骤12：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第一GaInP子电池上生长第四隧道结，生长温度为500～550℃，生长速率为

步骤13：利用金属有机物化学气相沉积技术，改变生长条件，在第四隧道结上生长第二GaInP子电池，生长温度为600～650℃，生长速率为

步骤14：在第二GaInP子电池上沉积n型高掺GaInAs帽层，晶格与第二GaInP子电池匹配，生长温度在450～650℃范围内，生长速率为该层有助于芯片电极制作形成欧姆接触。