陷位置和錯位在變質緩沖器外的區域中的擴散。
[0014] 另一個優點是,太陽能電池疊堆根據本發明的主題在其制造之后具有更小的殘留 應力。在太陽能電池置堆中,這引起更尚的運彳丁安全性和更尚的效率。
[0015] 另一個優點是,多個具有不同的晶格常數和帶隙的半導體太陽能電池疊堆可以簡 單地如此接合成太陽能疊堆,使得提高太陽能電池疊堆的總效率。
[0016] 在一種擴展方案中,在變體緩沖器的三個層的序列中,In含量和晶格常數從一層 到隨后的層分別升高,而A1含量分別降低。當在變體緩沖器的至少兩個層之間In含量升 高至少1%而A1含量降低至少1%時是特別優選的。
[0017] 在一種擴展方案中,變質緩沖器的第一層具有比第一半導體太陽能電池更大的晶 格常數。在一種優選的擴展方案中,第一層的鋁含量大于或者至少等于變體緩沖器的所有 其他層的鋁含量。研究示出,錯位優選構造在變質緩沖器的第一最軟層中。
[0018] 在一種優選的實施方式中,變質緩沖器的晶格常數朝第二半導體太陽能電池的方 向從層至層地優選分別增大至少0.003A、最優選分別增大至少0.005人。
[0019] 在一種擴展方案中,變質緩沖器的層具有第三晶格常數。所述第三晶格常數大于 第二半導體太陽能電池的晶格常數。研究示出,由此可以進一步改善變質緩沖器的松弛。
[0020] 在一種優選的實施方式中,變質緩沖器具有在第三層上方并且與第三層材料鎖合 連接的第四層。第四層的晶格常數小于第三層的晶格常數。在詳細的研究中可以示出,可 以通過第四層的晶格常數和層厚度的適當選擇進一步優化、即減少由于變質生長引起的晶 片彎曲。
[0021] 在一種特別優選的實施方式中,在變體緩沖器的層的序列內僅僅構造AlInGaAs 層或者僅僅構造AlInGaP層。
[0022] 在一種擴展方案中,在四個層的序列中,第一層具有比第二層更小的晶格常數且 更小的納米硬度,而第三層具有比第二層更大的晶格常數且更大的納米硬度。此外,設置第 四層并且其具有比第三層更小的晶格常數和更小的納米硬度。由此,通過其他缺陷匹配錯 位的形成改善位于下方的層的晶格缺陷匹配的松弛。在一種優選實施方式中,在三個層的 序列中,第一層與第二層以及第二層與第三層材料鎖合地連接。
[0023] 在另一種實施方式中,設置第三半導體太陽能電池,其中在第二半導體太陽能電 池和第三半導體太陽能電池之間構造另一個變質緩沖器。換言之,在整個太陽能電池疊堆 中構造兩個在空間上至少通過太陽能電池彼此分離的變質緩沖器。在另一種實施方式中, 在兩個半導體太陽能電池之間構造兩個變質緩沖器的序列。此外優選的是,半導體太陽能 電池中的每一個包含一個pn結。此外要注意的是,變質緩沖器層不是隧道二極管的pn結 的一部分。
【附圖說明】
[0024] 以下參照附圖進一步闡述本發明。在此,借助相同的參考標記描述相同類型的部 件。所示出的實施方式是強烈示意性的,即間距和橫向的以及垂直的延伸是不按比例的并 且只要沒有其他說明也不具有可推導的幾何互相關系。附圖示出:
[0025] 圖1:具有變質緩沖器的太陽能電池疊堆的根據本發明的第一實施方式;
[0026] 圖2 :對于不同化學計量的與晶格常數相關的納米硬度;
[0027] 圖3a:圖1的具有變質緩沖器的太陽能電池疊堆的實施方式的另一示圖;
[0028] 圖3b:圖1的具有變質緩沖器的太陽能電池疊堆的另一實施方式的示圖;
[0029] 圖3c:具有兩個變質緩沖器的根據本發明的另一實施方式;
[0030] 圖4 :根據現有技術的變質緩沖器的示圖;
[0031] 圖5:根據現有技術的變質緩沖器的示圖。
【具體實施方式】
[0032] 圖1的示圖示出第一實施方式的示意圖,其具有太陽能電池疊堆10,所述太陽能 電池疊堆具有半導體太陽能電池IGP,其中所述半導體太陽能電池IGP具有由具有晶格常 數的第一材料構成的pn結,并且具有第一半導體太陽能電池GA和第二半導體太陽能電池 IGA,其中所述第一半導體太陽能電池GA具有由第一材料構成的pn結,所述第一材料具有 第一晶格常數,其中所述第二半導體太陽能電池IGA具有由第二材料構成的pn結,所述第 二材料具有第二晶格常數,其中第一晶格常數相應于第二晶格常數(晶格匹配地),而第三 晶格常數大于第二晶格常數。在太陽能電池疊堆10的第一半導體太陽能電池GA和第二半 導體太陽能電池IGA之間構造變質緩沖器40,以便在兩個半導體太陽能電池GA和IGA的不 同晶格常數之間進行調解(vermitteln)。通過半導體太陽能電池IGP發生到太陽能電池疊 堆10中的光入射L。理解為,各個太陽能電池GA、IGA、IGP的參考標記指出優選使用的化 學物質,即GA代表鍺砷,IGA代表銦鎵砷,而IGP代表銦鎵磷。
[0033] 在變質緩沖器40的各個層的示圖中,相應的層的所示出的寬度是相應的層的晶 格常數a的度量。在各個層中,晶格常數a部分示為恒定的而且通過層的厚度示為增大的 或者減小的。理解為,在兩個層之間的邊界面上彼此接觸的層的內面的晶格常數a(也稱作 橫向的晶格常數a)幾乎相等。
[0034] 在此,變質緩沖器40由總共六個單獨的層組成。在第一太陽能電池GA上構造變 質緩沖器40的第一變質緩沖器層MP1,所述第一變質緩沖器層具有比第一太陽能電池GA的 晶格常數a稍大的晶格常數。在所述第一層MP1上構造第二變質緩沖器層MP2,所述第二變 質緩沖器層具有比所述第一變質緩沖器層MP1的晶格常數稍大的晶格常數。在所述第二層 MP2上構造第三變質緩沖器層MP3,所述第三變質緩沖器層具有比所述第二變質緩沖器層 MP2的晶格常數稍大的晶格常數。在所述第三層MP3上構造第四變質緩沖器層MP4,所述第 四變質緩沖器層具有比所述第三變質緩沖器層MP3的晶格常數稍大的晶格常數。在所述第 四層MP4上構造第五變質緩沖器層MP5,所述第五變質緩沖器層具有比第四變質緩沖器層 MP4的晶格常數稍大的晶格常數。在所述第五層MP5上構造第六變質緩沖器層MP6,所述第 六變質緩沖器層具有比所述第五變質緩沖器層MP5的晶格常數稍小的晶格常數。在所述第 六層MP6上構造第二太陽能電池IGA。
[0035] 為了闡明根據本發明的實施方式,與太陽能電池疊堆10并行地在第一示圖D1中 并且在第二示圖D2中示出所選擇的用于第一半導體太陽能電池GA和第二半導體太陽能電 池IGA之間的變質緩沖器40的區域的物理參數。在第一示圖D1中,沿著X軸示出晶格常 數a的大小(虛線變化)和帶隙Eg的大小(點線變化),而沿著Y軸示出緩沖器40的各 個層的序列。在第二示圖D2中,沿著X軸記錄(In)GaP或者(Al)InGaAs的銦含量(虛線 變化)和鋁含量(點線變化),而沿著Y軸同樣示出緩沖器40的各個層的序列。在示圖D2 中分別僅僅借助化學符號描述In和A1含量的相應變化。為清晰起見,以下僅僅說明相應 化學元素的全名。
[0036] 在第一示圖D1中示出,晶格常數a從第一半導體太陽能電池GA開始直至第五變 質緩沖器層MP5地增大,而在第六變質緩沖器層MP6時減小,以便在隨后的第二半導體太陽 能電池IGA中保持恒定。為清晰起見,階梯狀地示出沒有夾緊的晶格常數a的變化。然而 要注意的是,內面的晶格常數在緩沖器的普遍非常薄的層中近似連續地變化。在此,將具有 小于600nm的厚度的層稱作薄的層。與晶格常數a的所述變化不同地,帶隙的能量Eg從第 二太陽能電池直至第一變質緩沖器層MP1跳躍地增大。在從第一變質層MP1直至包括第五 變質層MP5的變化中,能帶間隙Eg的能量階梯狀地降低。從第五變質層MP5到第六變質層 MP6,