[发明专利]一种柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件及其制备方法

说明书

一种柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件及其制备方法，该太阳能光伏器件包括基带、光吸收层、n型ZnO电子传输层以及p型InN空穴传输层，所述p型InN空穴传输层位于所述光吸收层的正面，所述基带和所述n型ZnO电子传输层位于所述光吸收层的背面，其中，所述光吸收层包括相叠加的p型In_xGa_1‑XN层和n型In_yCa_1‑yN层，其中0.2＜x＜0.4，y＝0.2＜y＜0.4，其中，所述p型In_xGa_1‑XN层和n型In_yCa_1‑yN层中掺杂有硅Si和镁Mg。该柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件的能量转换效率高，成本低，制备方法工艺简单，易于实施，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体材料器件技术领域，特别是一种柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件及其制备方法。

背景技术

全球能源危机不断加剧，环境问题日益恶化，提高太阳能转换效率，减少环境污染，开发可再生新能源刻不容缓，可再生且安全绿色能源化合物柔性太阳能光伏发电受到越来越多人关注，同时，越来越多国家将其作为首要新能源科技项目培育与支持，太阳能在能源结构中比例正在逐年扩大，并将在未来的能源结构中占据主导地位，太阳能在光热利用、光电利用、光化利用，光生物利用，逐步在新行业、新领域、新产品中展现用武之地。

在宇宙空间领域，空间站和人造地球卫星上，主要电能是通过太阳能电池系统提供，电源系统是卫星空间探测系统最重要的一部分，据相关文献报道，今后空间探测需要攻克的关键技术之一是能源系统对空间站，卫星最大的限制就是能源供给，卫星通信、信息处理都需要大量能源。目前各国在空间应用上的太阳能电池主要是单晶硅、砷化镓太阳能电池，由于光电转换效率低，受材料重量本性性质影响，还是满足不了在空间应用中对能量日益增加的需要。

随着对III-V族氮化物半导体材料的研究不断深入，三元合金体系的半导体材料为制备更高效的多结太阳能发电器件提供了可能，InGaN对太阳能光谱辐射从近红外到紫外线都很敏感，InGaN禁带宽度与太阳能光谱几乎完美匹配，利用这种三元合金制备的柔性化合物太阳能光伏发电器件转换效率非常高，理论计算表明，InGaN双结合金制作一结电池器件，禁带宽度为1.1ev，另一结为1.7ev，太阳能电池器件效率可高达50％，如果制备三结(或多结)InGaN光伏器件，效率最高可达到72％以上。然而InGaN太阳能光伏发电器件存在压电极化，不能形成很好的内连电场，传统GaN晶格常数为InN的晶格常数为In组分越高，InGaN的晶格常数越与InN接近，晶失配导致压电极化越来越严重。目前的太阳能光伏发电器件的实际转换效果仍有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柔性铟镓氮多层结构太阳能光伏器件，包括基带、光吸收层、n型ZnO电子传输层以及p型InN空穴传输层，所述p型InN空穴传输层位于所述光吸收层的正面，所述基带和所述n型ZnO电子传输层位于所述光吸收层的背面，其中，所述光吸收层包括相叠加的p型In_xGa_1-XN层和n型In_yCa_1-yN层，其中0.2＜x＜0.4，y＝0.2＜y＜0.4，其中，所述p型In_xGa_1-XN层和n型In_yCa_1-yN层中掺杂有硅Si和镁Mg。

进一步地：

所述相叠加的p型In_xGa_1-XN层和n型In_yCa_1-yN层的厚度≥800nm。