[发明专利]一种含新型隧穿结的晶格失配太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含新型隧穿结的晶格失配太阳能电池及其制备方法，以Ge单晶为衬底，在该衬底表面自下而上依次生长有GaInP成核层、GaInAs缓冲层、晶格渐变缓冲层、第一新型隧穿结、GaInAs子电池、第二新型隧穿结和GaInP子电池。其中，第一新型隧穿结和第二新型隧穿结均包括一层简并的p型镓铟氮砷(Ga1‑yInyNxAs1‑x)和一层简并的n型镓铟砷(Ga1‑zInzAs)，两层材料的晶格常数分别与其相邻半导体层材料一致或失配度小于3％，每层的厚度均在5到100nm范围内。本发明采用的新型隧穿结不仅具有比普通隧穿结更优的高电导、强透光性，更重要的作为一种刚性材料可以过滤大量穿透位错和失配位错，降低非辐射复合，提高少子寿命，从而提高光电转换效率。

主权项

1.一种含新型隧穿结的晶格失配太阳能电池，其特征在于：采用金属有机化合物气相沉积，以Ge单晶为衬底，在该衬底上表面自下而上依次生长有GaInP成核层、GaInAs缓冲层、晶格渐变缓冲层、第一新型隧穿结、GaInAs子电池、第二新型隧穿结和GaInP子电池；所述第一新型隧穿结和第二新型隧穿结均包括一层简并的p型镓铟氮砷Ga1-yInyNxAs1-x和一层简并的n型镓铟砷Ga1-zInzAs；该第一新型隧穿结和第二新型隧穿结所含的p型Ga1-yInyNxAs1-x，其光学带隙为0.85～1.4eV,掺杂元素为C或Zn，掺杂浓度大于1e19，晶格分别与其相邻半导体层材料匹配或失配度小于3％，厚度均在5到100nm范围内；该第一新型隧穿结和第二新型隧穿结所含的n型Ga1-zInzAs，其光学带隙为小于或等于1.42eV，掺杂元素为Si、Te或/和Ge，掺杂浓度大于1e19，晶格分别与其相邻半导体层材料匹配或失配度小于3％，厚度均在5到100nm范围内；所述Ga1-yInyNxAs1-x材料背景掺杂为p型，且浓度高达1e17；所述Ga1-yInyNxAs1-x材料对晶格失配结构中的穿透位错的缺陷进行再过滤，从而提高子电池的晶体质量，起到位错阻挡层的作用。