[发明专利]一种锗基砷化镓太阳电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种锗基砷化镓太阳电池及制备方法，属于太阳电池技术领域，从下至上依次包括：锗衬底、GaInP成核层、GaInAs缓冲层、第一隧穿结、Ga_1‑aIn_aAs晶格渐变缓冲层、(AlGa)_1‑bIn_bAs/Ga_1‑bIn_bAs第一周期结构过冲层、Ga_1‑cIn_cAs子电池、第二隧穿结、(AlGa)_1‑dIn_dAs/Ga_1‑dIn_dAs周期结构晶格渐变层、(AlGa)_1‑eIn_eAs/Ga_1‑eIn_eAs第二周期结构过冲层、Ga_1‑fIn_fAs_1‑gP_g子电池、第三隧穿结、(AlGa)_1‑hIn_hP子电池和Ga_1‑jIn_jAs帽层。能够提高锗基砷化镓太阳电池的光电转换效率和抗辐照性能。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种锗基砷化镓太阳电池及制备方法。

背景技术

与传统的空间用单晶硅太阳电池相比，基于锗衬底的砷化镓太阳电池具有转换效率高、耐高温、抗辐射、可靠性强等优势，已被广泛应用于航天器的一次电源中，极大地提高了空间飞行器的载荷能力和在轨寿命。目前，应用最为成熟的空间太阳电池产品为锗基三结太阳电池，其带隙分布为1.9/1.4/0.67eV，其中，由于1.4eV中电池与0.67eV锗子电池之间存在较大的带隙差异，导致各子电池的输出电流不匹配，限制了电池转换效率的进一步提升。为了获得更高的转换效率，太阳电池的设计需要进一步地考虑光谱匹配。

发明内容

本发明提供一种锗基砷化镓太阳电池及制备方法，用于提高锗基砷化镓太阳电池的光电转换效率，增强锗基砷化镓太阳电池的抗辐照性能。

本发明的第一目的是提供一种锗基砷化镓太阳电池，从下至上依次包括：锗衬底、GaInP成核层、GaInAs缓冲层、第一隧穿结、Ga_1-aIn_aAs晶格渐变缓冲层、(AlGa)_1-bIn_bAs/Ga_1-bIn_bAs第一周期结构过冲层、Ga_1-cIn_cAs子电池、第二隧穿结、(AlGa)_1-dIn_dAs/Ga_1-dIn_dAs周期结构晶格渐变层、(AlGa)_1-eIn_eAs/Ga_1-eIn_eAs第二周期结构过冲层、Ga_1-fIn_fAs_1-gP_g子电池、第三隧穿结、(AlGa)_1-hIn_hP子电池和Ga_1-jIn_jAs帽层；在所述锗衬底上设有下电极，在所述Ga_1-jIn_jAs帽层上设有上电极；其中：所述Ga_1-aIn_aAs晶格渐变缓冲层的In组分a为从0渐变至c，0≤c≤0.5，0.4≤x≤1，0≤f≤0.8，0≤g≤1，0.4≤y≤1，0.4≤h≤1，c≥d≥0，b≥c，e≤d，0≤j≤0.5。

优选地，所述Ga_1-cIn_cAs子电池包括p型掺杂的Ga_1-cIn_cAs基区层、非故意掺杂的i层和n型掺杂的发射区层，其中：