[发明专利]一种微晶格失配量子阱太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种微晶格失配量子阱太阳能电池及其制备方法，其电池是以p型Ge为衬底，自衬底上表面起由下而上依次层叠排列着In0.5Ga0.5P成核层、In0.01Ga0.99As缓冲层、分布式布拉格反射镜、第一隧道结、InxGa1‑xP渐变缓冲层、InyGa1‑yAs中电池、第二隧道结、InzGa1‑zP顶电池、InyGa1‑yAs欧姆接触层、正面电极、减反射膜；在p型Ge衬底下表面制备有背面电极。本发明采用与p型Ge衬底存在微晶格失配的InyGa1‑yAs和InzGa1‑zP分别作为中电池材料、顶电池材料，并增加“InyGa1‑yAs/Ga0.92In0.08N0.028As”量子阱结构，同时采用InxGa1‑xP渐变缓冲层来消除微晶格失配产生的位错等缺陷，并采用分布式布拉格反射镜增强InyGa1‑yAs中电池对太阳光子的利用率，最终可以提高中电池和顶电池的电流密度，提升电池的光电转换效率。

主权项

1.一种微晶格失配量子阱太阳能电池，其特征在于：以p型Ge为衬底，自衬底上表面起由下而上依次层叠排列着In0.5Ga0.5P成核层、In0.01Ga0.99As缓冲层、分布式布拉格反射镜、第一隧道结、InxGa1-xP渐变缓冲层、InyGa1-yAs中电池、第二隧道结、InzGa1-zP顶电池、InyGa1-yAs欧姆接触层、正面电极、减反射膜，在p型Ge衬底的下表面制备有背面电极；所述InxGa1-xP渐变缓冲层采用阶梯型渐变缓冲层技术，其厚度为2350nm，该InxGa1-xP渐变缓冲层共由9层不同In组份的InxGa1-xP组成，从下往上每一层InxGa1-xP的In组份x和厚度分别为0.5、250nm，0.504、250nm，0.509、250nm，0.514、250nm，0.519、250nm，0.524、250nm，0.530、250nm，0.560、350nm，0.530、500nm；该InxGa1-xP渐变缓冲层在610℃～630℃条件下制备，掺杂Zn，掺杂浓度为7.0×1017/cm3～1×1018/cm3；所述InyGa1-yAs中电池与p型Ge衬底之间存在晶格失配，InyGa1-yAs的In组份y为0.03～0.05，该InyGa1-yAs中电池由从下而上依次层叠设置的Al0.3GaInAs背面反射场、含有量子阱结构的p型InyGa1-yAs基区、n型InyGa1-yAs发射区、Al0.47In0.53P窗口层组成；p型InyGa1-yAs基区所含有的量子阱结构由InyGa1-yAs与Ga0.92In0.08N0.028As交替生长20次得到，该量子阱结构中InyGa1-yAs和Ga0.92In0.08N0.028As厚度分别为15nm、8nm，0.03<y<0.05；所述InzGa1-zP顶电池与p型Ge衬底之间存在晶格失配，与InyGa1-yAs中电池之间晶格匹配，该InzGa1-zP顶电池的In组份z为0.052～0.054；所述InzGa1-zP顶电池由从下而上依次层叠设置的Al0.7GaInAs背面反射场、p型InzGa1-zP基区、n型InzGa1-zP发射区、Al0.47In0.53P窗口层组成；所述InzGa1-zP顶电池的p型InzGa1-zP基区厚度为500～700nm，掺杂Zn，采用线性渐变型掺杂方式，掺杂浓度为4×1017/cm3线性渐变到5×1016/cm3。