[发明专利]一种键合连接的硅基与砷化镓基的太阳电池

摘要

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种键合连接的硅基与砷化镓（GaAs）基的太阳电池。该太阳电池包括上层砷化镓基电池和下层硅基电池，上、下层电池间硅与砷化镓通过键合连接的方法形成隧穿结互联起来，形成叠层太阳电池；所述上层砷化镓基电池为AlGaAs（铝镓砷）单结电池或GaInP/AlGaAs双结电池；所述下层硅基太阳电池为Si单结电池。本发明通过采用直接键合技术，较好解决了硅基太阳电池与砷化镓基太阳电池之间晶格匹配问题，解决了不同晶格常数材料直接生长的难题，使砷化镓太阳电池外延层可以有效转移到硅太阳电池上。基于此结构的硅基多结太阳电池理论效率可达到30%以上，具有较好的推广应用价值。

主权项

一种键合连接的硅基与砷化镓基的太阳电池，其特征在于，该太阳电池包括上层砷化镓基电池和下层硅基电池，上、下层电池间硅与砷化镓通过键合连接的方法形成隧穿结互联起来，形成叠层太阳电池；所述上层砷化镓基电池为AlGaAs单结电池或GaInP/AlGaAs双结电池；所述下层硅基太阳电池为Si单结电池；硅与砷化镓键合连接的双结太阳电池的禁带宽度为AlGaAs/Si=1.75e V /1.12eV；硅与砷化镓键合连接的三结太阳电池的禁带宽度为GaInP/AlGaAs/Si=1.9eV/1.6eV/ 1.12eV；所述砷化镓基AlGaAs单结电池，其窗口层采用AlInP，背场采用AlGaInP；具体的：电池最表面为Zn重掺杂的p+型GaAs键合层，掺杂浓度为1E19~5E19cm‑3；窗口层采用Si 掺杂AlInP，Si 的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3；发射区采用Si掺杂GaInP，Si的掺杂浓度为5E17~5E18cm‑3；基区采用Zn掺杂AlGaAs，Zn的掺杂浓度为5E16~5E17cm‑3，其中Al组分为26%；背场采用Zn掺杂的AlGaInP，Zn的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3，Al组分为15~20%；所述砷化镓基GaInP/AlGaAs双结电池，包括依次连接的GaInP子电池、隧穿结和AlGaAs子电池；具体的：GaInP子电池：窗口层采用Si 掺杂AlInP，Si 的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3；发射区采用Si掺杂GaInP，Si的掺杂浓度为5E17~5E18cm‑3；基区采用Zn掺杂的GaInP，Zn的掺杂浓度为1E17~5E17cm‑3；背场采用Zn掺杂的AlGaInP，Zn的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3，Al组分为15~20%；隧穿结：采用AlGaInP/AlGaAs异质结，其中AlGaInP采用C掺杂，掺杂浓度为3E19 ~6E19cm‑3，Al组分为20%；AlGaAs采用Si掺杂，掺杂浓度为1E19~5E19cm‑3，Al组分为25%；AlGaAs子电池：电池最表面为Zn重掺杂的p+型GaAs键合层，掺杂浓度为1E19~5E19cm‑3；窗口层采用Si 掺杂AlInP，Si 的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3；发射区采用Si掺杂GaInP，Si的掺杂浓度为5E17~5E18cm‑3；基区采用Zn掺杂AlGaAs，Zn的掺杂浓度为5E16~5E17cm‑3，其中Al组分为14%；背场采用Zn掺杂的AlGaInP，Zn的掺杂浓度为1E18~1E19cm‑3，Al组分为5~15%。