[发明专利]一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池，由下至上依次包括底电极、In0.3Ga0.7As底电池、隧穿结、GaAs顶电池和顶电极；所述In0.3Ga0.7As底电池由下至上依次包括p‑In0.3Ga0.7As薄膜、第一n‑In0.3Ga0.7As薄膜、Ag/Al合金纳米颗粒层和第二n‑In0.3Ga0.7As薄膜。本发明还公开了上述等离激元增强GaAs基多结太阳电池的制备方法。本发明的等离激元增强GaAs基多结太阳电池光电转换效率高且制备成本低。

主权项

等离激元增强GaAs基多结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)In0.3Ga0.7As底电池的制备：(1‑1)p‑In0.3Ga0.7As薄膜的制备：利用分子束外延系统在衬底上生长p‑In0.3Ga0.7As薄膜，生长温度为400‑600℃，生长时间为0.5‑2小时，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，In源炉温度为600‑800℃，Zn源炉温度为300‑800℃；(1‑2)第一n‑In0.3Ga0.7As薄膜的制备：利用分子束外延方法在p‑In0.3Ga0.7As薄膜上制备第一n‑In0.3Ga0.7As薄膜，生长温度为400‑600℃，生长时间为20分钟‑1小时，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，In源炉温度为600‑800℃，Si源炉温度为500‑1200℃；(1‑3)Ag/Al合金纳米颗粒层的制备：采用电子束蒸发方法在第一n‑In0.3Ga0.7As薄膜上生长Al/Ag纳米颗粒，生长功率为200‑400瓦，生长时间为20‑200秒；(1‑4)第二n‑In0.3Ga0.7As薄膜的制备：利用分子束外延方法在p‑In0.3Ga0.7As薄膜上制备第二n‑In0.3Ga0.7As薄膜，生长温度为400‑600℃，生长时间为1‑3小时，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，In源炉温度为600‑800℃，Si源炉温度为500‑1200℃；(2)GaAs隧穿结的制备：利用分子束外延方法在第二n‑In0.3Ga0.7As薄膜上生长n‑GaAs薄膜，生长温度为400‑600℃，生长时间为2分钟‑5分钟，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，Si源炉温度为500‑1200℃；利用分子束外延方法在n‑GaAs薄膜表面生长p‑GaAs薄膜，生长温度为400‑600℃，生长时间为2分钟‑5分钟，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，Zn源炉温度为300‑800℃；(3)GaAs顶电池的制备：(3‑1)p‑GaAs薄膜的制备：利用分子束外延系统生长p‑GaAs薄膜，生长温度为300‑600℃，生长时间为1‑5小时，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，Zn源炉温度为300‑800℃；(3‑2)n‑GaAs薄膜的制备：利用分子束外延系统生长n‑GaAs薄膜，生长温度为300‑600℃，生长时间为5‑10小时，镓源炉温度为800‑1000℃，砷源炉温度为200‑400℃，Si源炉温度为500‑1200℃；(4)底电极的制备：首先采用激光衬底剥离方法将In0.3Ga0.7As底电池与衬底进行剥离，激光能量密度为200‑3000mJ/cm2，剥离时间为10‑20分钟；采用电子束蒸发方法在In0.3Ga0.7As底电池的底面制备底电极，生长功率为200‑400瓦，生长时间为20‑200分钟生长底电极；生长完底电极后进行退火，退火温度为200‑400℃，退火时间为10‑60分钟；(5)顶电极的制备：采用电子束蒸发方法在制备顶电极，生长功率为100‑300瓦，生长时间为30‑100分钟；生长完顶电极后进行退火，退火温度为200‑400℃，退火时间为10‑60分钟。