[发明专利]一种高效三结砷化镓太阳电池及制作方法

权利要求书

1.一种高效三结砷化镓太阳电池，其特征在于：

太阳电池自下向上依次为Ge衬底、底电池、缓冲层、中底隧穿结、第一组DBR，中电池、中顶隧穿结、顶电池和盖帽层；

其中，中电池由第二组DBR，In_0.01GaAs基区，GaInP发射区和AlInP窗口层组成；

第一组DBR为AlGaAs/InGaAs，第二组DBR为In_yGa_(1-y)AsN/In_zGa_(1-z)As；

第一组DBR的功能是起到反射太阳光的作用，第一组DBR的反射中心波长与第二组DBR吸收的最大波长相关，这样效果是提高第二组DBR吸收太阳光的能力，降低厚度，提高辐照性能；

第二组DBR的其中一个功用与第一组DBR类似，起到反射太阳光的作用，中心波长是P-InGaAs的吸收的最大波长，另外一个功用是可以作为电池的基区，将太阳光转换成电能。

2.一种高效三结砷化镓太阳电池的制作方法，其特征在于：

制作方法包括如下步骤：

S1：在P型Ge衬底上，高温下通过PH₃扩散的形式，形成底电池发射区，然后生长GaInP或AlGaInP成核层，成核层同时作为底电池的窗口层，厚度在0.01-0.03μm之间；

S2：生长GaAs/In_0.01GaAs缓冲层，GaAs和In_0.01GaAs的厚度分别在0.1-0.8μm；

S3：生长中底隧穿结，中底隧穿结为N⁺⁺GaAs/P⁺⁺GaAs结构；

S4：生长第一组DBR，第一组DBR由15～30对AlGaAs/InGaAs结构组成；

S5：生长中电池，其中，中电池包括第二组DBR，In_0.01GaAs基区，GaInP发射区和AlInP窗口层；

S6：生长中顶隧穿结，中顶隧穿结为N⁺⁺GaInP/P⁺⁺AlGaAs结构；

S7：生长顶电池，顶电池由AlGaInP背电场、GaInP基区、GaInP发射区及AlInP窗口层组成；

S8：生长GaAs盖帽层，盖帽层厚度在0.4-0.8μm之间。

3.根据权利要求2所述的一种高效三结砷化镓太阳电池的制作方法，其特征在于：

步骤S3中，N⁺⁺GaAs/P⁺⁺GaAs结构，其中N⁺⁺GaAs的厚度为0.01-0.03μm之间，掺杂浓度为大于1×10¹⁹/cm³，掺杂剂为Te、Se、Si其中的一种或者多种组合；

P⁺⁺GaAs的厚度为0.01-0.03μm之间，掺杂浓度大于2×10¹⁹/cm³，掺杂剂为Mg、Zn、C其中的一种或者多种组合。

4.根据权利要求2所述的一种高效三结砷化镓太阳电池的制作方法，其特征在于：

步骤S4中，每对AlGaAs/InGaAs结构中AlGaAs层和InGaAs层的厚度均根据λ1/4n计算，其中870nm≤λ1≤1100nm，n为对应AlGaAs或者InGaAs材料的折射率；Al_xGa_(1-x)As中Al摩尔组分为0.5≤x≤1；InGaAs中In的摩尔组分为1%。

5.根据权利要求2所述的一种高效三结砷化镓太阳电池的制作方法，其特征在于：

所述步骤S5中，第二组DBR作为中电池基区的一部分，由5-15对的In_yGa_(1-y)AsN/In_zGa_(1-z)As组成。