一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池及其制備方法，包括GaAs襯底，所述GaAs襯底為雙面拋光的n型GaAs單晶片，在所述GaAs襯底上表面自下而上依次生長有GaAs緩沖層、第一隧道結、AlGaAs/GaInAs DBR反射層、GaInNAs子電池、第二隧道結、AlAs/AlGaAs DBR反射層、GaAs子電池、第三隧道結、GaInP子電池、歐姆接觸層、減反射膜和正面電極，在所述GaAs襯底的下表面依次設置有Ga1?zInzP應變緩沖層、Ga1?xInxAs子電池和背面電極。本發明可以提高光子吸收效率，同時發揮四結電池的優勢，提高GaAs多結電池的整體開路電壓和填充因子，并最終提高電池的光電轉換效率。
【專利說明】
-種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及太陽能光伏的技術領域，尤其是指一種具有反射層的雙面生長四結太 陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，傳統的神化嫁多結太陽電池因其轉換效率明顯高于晶娃電池而被廣泛地應 用于聚光光伏發電（CPV)系統和空間電源系統。神化嫁多結電池的主流結構是由GalnP、 GaInAs和Ge子電池組成的GaInP/GalnAs/GeS結太陽電池，電池結構上整體保持晶格匹配， 帶隙結構為1.85/1.40/0.67eV。然而，對于太陽光光譜，由于GaInAs子電池和Ge子電池之間 較大的帶隙差距，運種S結電池的帶隙組合并不是最佳的，運種結構下Ge底電池吸收的太 陽光譜能量比中電池和頂電池吸收的多出很多，因此Ge電池的短路電流最大可接近中電池 和頂電池的兩倍，由于串聯結構的電流限制原因，運種結構造成了很大一部分光譜能量不 能被充分轉換利用，限制了電池性能的提高。
[0003] 理論分析表明，在傳統S結太陽電池的GaInAs子電池和Ge子電池之間插入一層帶 隙接近1. OeV的子電池，形成帶隙結構為1.90/1.43/1.04/0.67eV的四結太陽電池，其理論 效率能達到58%，結合實際因素后的效率極限能達到47%，遠遠高于傳統=結42%的極限 效率，運主要是因為相比于=結電池，四結電池可W提高開路電壓和填充因子。經理論研究 與實驗證明，在GaAs材料中同時滲入少量的In和N形成Gai-xInxNyAsi-y四元合金材料，當X:y = 3、0<パ0.06時，Gal-JnxNyAsl-y材料晶格常數與GaAs(或Ge)基本匹配，且帶隙在0.8eV至 1.4eV之間變化，而當0.02<y<0.03時，其帶隙為1.OeV至1.1 eV之間。因此，針對目前傳統的 GaInP/GalnAs/GeS結電池結構，在GaInAs和Ge子電池之間插入一節帶隙接近1. OeV的 GaInNAs子電池形成四結電池則可大大提高電池轉換效率。
[0004] 由于在制備GaInNAs子電池過程中，需要結合高溫退火過程才能提高GaInNAs電池 的光電性能，如果基于Ge襯底制備，貝高溫退火同時會對Ge子電池結構造成影響，使其開路 電壓降低。因此，如果采用雙面拋光的GaAs襯底，在GaAs襯底的上表面先制備GaInP、GaAs和 GaInNAs子電池，經過高溫退火后，再在其下表面制備帶隙約0.7~0. SeV的GaInAs子電池， 最終形成帶隙結構為 1.9/1.42/1.0~1.1/0.7 ~0. SeV 的GaInP/GaAs/GaInNAs/GalnAs 四結 電池，則可最大程度地體現出四結電池的優勢，明顯提高GaAs多結太陽電池的開路電壓和 整體光電轉換效率。
[0005] 然而，由于GaInNAs材料的背景載流子濃度很高，運會使得其少子擴散長度變小。 運種情況下，如果GaInNAs材料生長太厚，并不能達到對光生載流子有效收集的效果；相反 地，GaInNAs材料生長太薄又不能充分吸收相應波段的光子，其后果是GaInNAs電池的短路 電流低。但在GaInNAs電池下面引入布拉格反射層(DBR)結構，貝阿使上述問題有效解決。在 結構設計中，可W通過調節DBR結構反射相應波段的太陽光，使沒有被GaInNAs材料的吸收 光子反射回去，大大提高被吸收的幾率，相當于變相地增加了GaInNAs的"有效吸收厚度"， GaInNAs電池的設計厚度得W減薄，可W更有效收集少數載流子，從而提高短路電流。另外， 由于提供N原子的源(一般是二甲基阱源)價格較一般的有機源高得多，減小GaInNAs材料層 厚度可W節省腳原，從而降低電池的生產成本。
[0006] 相似地，GaAs子電池結構中，通過加入反應相應波段的DBR結構，降低GaAs基區厚 度，可W大大減小非平衡載流子的自由程，提高光子吸收效率;可W反射透過GaAs基區的光 子，使其重新參與光電轉換效應，從而提高電池效率。
[0007] 綜上，含D服結構的GaInP/GaAs/Gai-3yIn3yNyAsi-y/GaJni-xAs四結太陽能電池既可 W滿足四結電池的理論設計要求，又能解決實際制備過程中GaInNAs材料少子擴散長度較 小和GaAs電池基區過厚的問題，還可W節約電池的生產成本，可最大程度地發揮四結電池 的優勢，提高電池效率。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種具有反射層的雙面生長 四結太陽能電池及其制備方法，可W提高光子吸收效率，同時發揮四結電池的優勢，提高 GaAs多結電池的整體開路電壓和填充因子，并最終提高電池的光電轉換效率。
[0009] 為實現上述目的，本發明所提供的技術方案，如下：
[0010] 一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，包括GaAs襯底，所述GaAs襯底為雙 面拋光的n型GaAs單晶片，在所述GaAs襯底上表面自下而上依次生長有GaAs緩沖層、第一隧 道結、AlGaAs/GalnAs DBR反射層、GaInNAs子電池、第二隧道結、AlAs/AlGaAs DBR反射層、 GaAs子電池、第S隧道結、GaInP子電池、歐姆接觸層、減反射膜和正面電極，在所述GaAs襯 底的下表面依次設置有Gai-zInzP應變緩沖層、Gai-xInxAs子電池和背面電極，其中AlGaAs/ GaInAs DBR反射層用于反射長波光子，AlAs/AlGaAs DBR反射層用于反射中長波光子。
[0011] 所述歐姆接觸層厚度為100~lOOOnm，該歐姆接觸層為n型高滲Ga(In)As,滲雜濃 度大于2X 18/cm3。
[001^ 所述GaInP子電池的總厚度為500~1500nm，GaInP材料帶隙為1.85~1.9eV。
[0013] 所述GaAs子電池的總厚度為1000~3000nm，GaAs材料帶隙為1.42eV。
[0014] 所述Gai-xInxAs子電池的總厚度為1500~5500皿，其材料帶隙為0.7~0.8eV;所述 GaInNAs子電池的總厚度為1000~3000nm，其Gai-3yIn3yNyAsi-y材料帶隙為1.0~l.leV;所述 GaAs緩沖層的厚度為500~1500nm，其n型滲雜濃度為1 X 18/cm3~1 X 19/cm3。
[0015] 所述第一隧道結由pH-GaAs和n++-GaAs構成，其厚度均為5~80nm;所述第二隧道 結由pH-AlGaAs和n"-GaAs構成，其厚度均為8~IOOnm;所述第；隧道結由pH-GalnP和n"-GaInP構成，其厚度均為10~150nm。
[0016] 所述AlAs/AlGaAs D服反射層的反射波長為780~880皿，其組合對數為10~30對； 所述AlGaAs/GalnAs DBR反射層的反射波長為900~1200nm，其組合對數為10~30對；
[0017] 所述Gai-zInzP應變緩沖層組分漸變的方式為連續漸變或步進漸變，最終層的晶格 常數與Gai-xIrixAs子電池相同。
[0018] 所述減反射膜為氧化物、氮化物或氣化物薄膜;所述正面電極和背面電極均為金 屬合金。
[0019] -種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池的制備方法，采用MOCVD制備外延生 長部分和忍片工藝部分，包括W下步驟：
[0020] I)將選定GaAs襯底載入MOCVD反應室，設定反應室壓力為30~50torr;
[0021] 2)生長溫度設定在500~650°C范圍內，在所選襯底的上表面沉積一層GaAs緩沖 層，其生長速率為5~50A/S，此層的作用在于降低后續生長的外延層中的缺陷數量；
[0022] 3)在GaAs緩沖層上于450~650°C溫度范圍內生長第一隧道結，其生長速率為 1.5~15A/s;
[0023] 4)在500~650°C溫度范圍內，繼續生長AlGaAs/GalnAs DBR反射層，其生長速率為 2~15 AZs;
[0024] 5)在AlGaAs/GalnAs DBR反射層上生長GaInNAs子電池，其生長溫度為450~600 °C，生長速率為].5~lOA/s;
[0025] 6)在GaInNAs子電池上生長第二隧道結，其生長溫度為500~650°C，生長速率為 1.5~15A/s;
[0026] 7)在第二隧道結上生長AlAs/AlGaAs DBR反射層，其生長溫度為500~650°C，生長 速率為2~2〇A/s;
[0027] 8)在AlAs/AlGaAs DBR反射層上生長GaAs子電池，其生長溫度為550~650°C，生長 速率為2.5~50A/S;
[002引 9)在GaAs子電池上生長第S隧道結，其生長溫度為500~700°C，生長速率為 1.5~10 AZs;
[0029] 10)在第S隧道結上生長GaInP子電池，其生長溫度為600~800°C，生長速率為 2~15'A/s;
[0030] 11)繼續在GaInP子電池上生長歐姆接觸層，其生長溫度為450~650°C，生長速率 為 15~50 A/S。
[0031] 12)將襯底翻轉180度，在襯底下表面生長Gai-zInzP應變緩沖層，其生長溫度為600 ~800°C，生長速率為1~lOA/s，此層的作用在于降低晶格適配引入的位錯缺陷密度；
[0032] 13)在Gai-zInzP應變緩沖層上生長Gai-xInxAs子電池，其生長溫度為550~650°C，生 長速率為2.5~50A/S;
[0033] 14)外延生長部分結束后，由忍片工藝完成減反膜的制備，選用真空蒸鍛技術，真 空度為1 X IQ-Storr~1 X l〇-7torr;
[0034] 15)由忍片工藝分別完成構成正面電極和背面電極的合金材料的制備，選用真空 蒸鍛技術，真空度為1 XicrHorr~IX l(T7torr;至此，便完成所需的雙面生長四結太陽能 電池的制備。
[0035] 本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：
[0036] 本方案利用GaAs雙面襯底，并結合GaInNAs材料的自身特點，在GaAs襯底的上表面 設置有GaInP、GaAs和GaInNAs子電池，在其下表面設置帶隙約0.7~0. SeV的GaInAs子電池， 最終得到帶隙結構為 1.9/1.42/1.1~1.0/0.7 ~0. SeV 的GaInP/GaAs/GaInNAs/GalnAs四結 電池，滿足太陽光譜下的四結電池最佳帶隙組合，而加入AlGaAs/GalnAs DBR和AlAs/ AlGaAs DBR反射層可最大程度發揮四結電池的優勢，顯著提高電池的光電轉換性能，降低 成本。
[0037]利用本方案制備的四結太陽能電池，各子電池的帶隙得W優化，同時結合使用具 有優異反光效果的D服可使GaInNAs和GaAs子電池更多地吸收太陽光子，顯著減弱其對四結 電池短路電流的限流程度，提高轉換效率。經分析可知，在AMO條件下，無 DBR反射層的雙面 生長四結電池的短路電流（Isc)為13mA/cm2,具有DBR反射層的雙面生長四結電池的Isc可 達17mA/cm 2，而且轉換效率也顯著提高至33.7 %。
[003引利用本方案制備的四結太陽能電池，由于DBR反射層的引入，使得GaInNAs和GaAs 子電池厚度減薄，即不必生長無 DBR結構時所要求的厚度即可充分吸收光子，運可大大節省 昂貴源材料一一二甲基阱的用量，顯著降低成本。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發明的雙面生長四結太陽能電池結構示意圖。
[0040] 圖2為本發明的Gai-zInzP應變緩沖層結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041 ]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0042] 如圖1所示，本實施例所述的雙面生長四結太陽能電池，包括GaAs襯底，所述GaAs 襯底為雙面拋光的n型GaAs單晶片，采用金屬有機化學氣相沉積技術(MOCVD)，在4英寸GaAs 襯底的上表面按照層狀生長模式自下而上依次生長有GaAs緩沖層、第一隧道結、AlGaAs/ GaInAs D服反射層、GaInNAs子電池、第二隧道結、AlAs/AlGaAs DBR反射層、GaAs子電池、第 S隧道結、GaInP子電池、歐姆接觸層、減反射膜和正面電極，在所述GaAs襯底的下表面依次 設置有Gai-zInzP應變緩沖層、Gai-xInxAs子電池和背面電極，其中AlGaAs/GalnAs DBR反射層 用于反射長波光子，AlAs/AlGaAs DBR反射層用于反射中長波光子。
[0043] 所述歐姆接觸層厚度為100~lOOOnm，優選500nm，該歐姆接觸層一般為n型高滲Ga (In)As，滲雜濃度大于2 X 18/cm3。
[0044] 所述GaInP子電池的總厚度為500~1500皿，優選80化m，GaInP材料帶隙為1.85~ 1.96￥，優選1.876乂。
[0045] 所述GaAs子電池的總厚度為1000~3000nm，優選1400nm，GaAs材料帶隙為1.42eV。
[0046] 所述Gai-xInxAs子電池的總厚度為1500~5500nm，優選2200nm，其材料帶隙為0.7 ~0.8eV，優選 0.75eV。
[0047] 所述 GaInNAs 子電池的總厚度為 1000 ~3000nm，優選 lOOOnm，其 Gai-3yIn3yNyAsi-y 材 料帶隙為1.0~1. leV，優選1. lev。
[004引所述GaAs緩沖層的厚度為500~1500皿，優選1000皿，其n型滲雜濃度為1 X 18/cm3 ~1 X 19/cm3,優選2 X IS/cm]~6 X IS/cm]。
[0049] 所述第一隧道結由pH-GaAs和n++-GaAs構成，其厚度均為5~80nm，優選8nm;所述 第二隧道結由pH-AlGaAs和n"-GaAs構成，其厚度均為8~100皿，優選10皿;所述第S隧道 結由pH-GaIn巧日n"-GaInP構成，其厚度均為10~150皿，優選14nm。
[(K)加]所述AlAs/AlGaAs D服反射層的反射波長為780~880皿，其組合對數為10~30對， 優選16對;所述AlGaAs/GalnAs DBR反射層的反射波長為900~1200皿，其組合對數為10~ 30對，優選16對。
[0051 ]所述Gai-zInzP應變緩沖層組分漸變的方式為連續漸變或步進漸變，優先選用連續 漸變方式，組分Z由0.485漸變至1，即：保持0.485組分生長200nm，然后漸變至1，漸變厚度 1 OOOnm，保持組分1生長300nm，具體請參看附圖2。
[0052] 所述減反射膜為氧化物、氮化物或氣化物薄膜，一般通過真空蒸鍛技術制備。
[0053] 所述正面電極和背面電極均為金屬合金，一般通過真空蒸鍛技術制備。
[0054] 下面為本實施例上述雙面生長四結太陽能電池的具體制備過程，其情況如下： [0化日]采用MOCVD制備外延生長部分和忍片工藝部分，即：外延層生長部分采用Vecco公 司MOCVD，機型K475,忍片工藝鍛膜部分采用光學蒸鍛機(IAD)和金屬蒸鍛機化B)制備，其工 藝流程包括W下步驟：
[0化6] 1)將選定GaAs襯底載入MOCVD反應室，反應室壓力設定為30~SOtorr，優選35~ 40torr；
[0057] 2)生長溫度設定在500~650°C范圍內，優選580°C，在所選襯底的上表面沉積一層 GaAs緩沖層，其生長速率設為5~50A/S，優選IO~30A/S，此層的作用在于降低后續生長的 外延層中的缺陷數量；
[0化引3)在GaAs緩沖層上于450~650°C (優選550°C)溫度范圍內生長第一隧道結，其生 長速率設為1.5~15A/S :，優選1.5~5A/S;
[0化9] 4)在500~65(TC (優選60(TC并保持穩定)溫度范圍內，繼續生長AlGaAs/GalnAs DBR反射層，其生長速率設為2~15A/S，優選2~5A/s;
[0060] 5)在450~600°C(優選550°C并保持穩定)溫度范圍內AlGaAs/GalnAs DBR反射層 上生長GaInNAs子電池，生長速率設為1.5~1 OA/s，優選3~5A/S;
[0061 ] 6)在500~650°C (優選溫度550°C)溫度范圍內，GaInNAs子電池上生長第二隧道 結，其生長速率設為1.5~.15A/S，優選2.5~5.5A/S;
[0062] 7)在500~650°C(優選620°C并保持穩定)溫度范圍內，第二隧道結上生長AlAs/ AlGaAs DBR反射層，其生長速率設為2~20A/S，優選5~8A/S;
[0063] 8)在550~650°C (優選620°C )溫度范圍內，AlAs/AlGaAs D服反射層上生長GaAs子 電池，其生長速率設為2.5~50A/S，優選％~40A/S;
[0064] 9)在500~700°C (優選650°C并保持穩定)溫度范圍內，GaAs子電池上生長第S隧 道結，其生長速率設為1.5~1 OA/s，優選1.5~3A/S;
[0(?日]10)在600~800°C(優選650°C)溫度范圍內，第S隧道結上生長GaInP子電池，生長 速率設為2~15 A/S，優選6~9A/S;
[0066] 11)在450~650°C(優選550°C并保持穩定)溫度范圍內，GaInP子電池上生長歐姆 接觸層，生長速率設為15~50 A/S，優選35-40 A/S。
[0067] 12)將襯底翻轉180度，在襯底下表面生長Gai-zInzP應變緩沖層，其生長溫度設為 600~800°C，優選620°C，生長速率為1~loA/s，.優選:3~5A/S:，此層的作用在于降低晶格適 配引入的位錯等缺陷密度；
[006引 13)在Gai-zInzP組分漸變緩沖層上生長Gai-xInxAs子電池，其生長溫度為550~650 °C，優選620°c，其生長速率設為2.5~50A/S，優選35~45A/S;
[0069] 14)外延生長部分結束后，由忍片工藝完成減反膜的制備，選用光學蒸鍛機（IAD)， 真空度為1 X IQ-Storr~1 X l〇-7torr，優選4 X IQ-Storr~8 X IQ-Storr，溫度設為50~100°C ;
[0070] 15)由忍片工藝分別完成構成正面電極和背面電極的合金材料的制備，選用金屬 蒸鍛機化B)，真空度為1 X IQ-Storr~1 X IQ-^torr,優選4X IQ-Storr~8X l〇-6to;r;r，溫度低 于150°C。至此，便完成所需的雙面生長四結太陽能電池的制備。
[0071] 備注:本發明的外延層生長部分不局限于MOCVD技術，也可通過氣相外延、分子束 外延等其它外延技術實現；同樣地，忍片工藝部分也不局限于金屬鍛膜機和光學蒸鍛機制 備。
[0072] 本發明的關鍵在于將DBR反射層結構引入到四結太陽能電池中，在Gai-3yIn3yNyAsi-y子電池和GaAs子電池下方分別插入AlGaAs/GalnAs D服和AlAs/AlGaAs DBR，通 過調節DBR結構參數，使沒有被GaInNAs和GaAs子電池吸收的光子反射回去被二次吸收，相 當于變相地增加了GaInNAs和GaAs子電池的"有效吸收厚度"，兩個子電池的設計厚度得W 減薄，可W更有效收集少數載流子，提高短路電流。該電池結構既滿足了四結電池各子電池 對厚度的設計要求，又能解決實際制備過程中GaInNAs材料少子擴散長度較小的問題，還可 W節約電池的生產成本，可最大程度地發揮四結電池的優勢，提高電池效率。
[0073] 利用本方案制備的四結太陽能電池，各子電池的帶隙得W優化，同時結合使用具 有優異反光效果的D服可使GaInNAs和GaAs子電池更多地吸收太陽光子，顯著減弱其對四結 電池短路電流的限流程度，提高轉換效率。經分析可知，在AMO條件下，無 DBR反射層的雙面 生長四結電池的短路電流（Isc)為13mA/cm2,具有DBR反射層的雙面生長四結電池的Isc可 達17mA/cm 2，而且轉換效率也顯著提高至33.7%，如下表1所示。
[0074] 表1-AMO條件下，有、無 D服反射層的四結太陽能電池性能比較
[0075]
LUU化」 利用本力萊制爸的凹結乂陽駆巧泄，田于UBK僅奶居的引八，化得化InMsW姑As 子電池厚度減薄，即不必生長無 DBR結構時所要求的厚度即可充分吸收光子，運可大大節省 昂貴源材料一一二甲基阱的用量，顯著降低成本，如下表2所示。
[0077]表2-有、無 DBR反射層的四結太陽能電池每爐外延片主要源用量及費用比較 [007引
[0079] W上所述之實施例子只為本發明之較佳實施例，并非W此限制本發明的實施范 圍，故凡依本發明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，包括GaAs襯底，其特征在于:所述GaAs 襯底為雙面拋光的η型GaAs單晶片，在所述GaAs襯底上表面自下而上依次生長有GaAs緩沖 層、第一隧道結、AlGaAs/GalnAs DBR反射層、GalnNAs子電池、第二隧道結、AlAs/AlGaAs DBR反射層、GaAs子電池、第三隧道結、GalnP子電池、歐姆接觸層、減反射膜和正面電極，在 所述GaAs襯底的下表面依次設置有Gai- zInzP應變緩沖層、Gai-xInxAs子電池和背面電極，其 中AlGaAs/GalnAs DBR反射層用于反射長波光子，AlAs/AlGaAs DBR反射層用于反射中長波 光子。2. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述歐姆接觸層厚度為100~lOOOnm，該歐姆接觸層為η型高摻Ga(In)As，摻雜濃度大于2 X 18/cm3〇3. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述GalnP子電池的總厚度為500~1500nm，GaInP材料帶隙為1.85~1.9eV。4. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述GaAs子電池的總厚度為1000~3000nm，GaAs材料帶隙為1.42eV。5. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述GapxInxAs子電池的總厚度為1500~5500nm，其材料帶隙為0.7~0.8eV;所述GalnNAs子 電池的總厚度為1000~3000nm，其Gap 3yIn3yNyAS1-y材料帶隙為1 ·0~1 · leV;所述GaAs緩沖 層的厚度為500~1500nm，其η型慘雜濃度為1 X 18/cm3~1 X 19/cm3〇6. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述第一隧道結由P++-GaAs和n ++-GaAs構成，其厚度均為5~80nm;所述第二隧道結由p++-AlGaAs和n++-GaAs構成，其厚度均為8~lOOnm;所述第三隧道結由p ++-GaInP和n++-GaInP構 成，其厚度均為10~150nm〇7. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述AlAs/AlGaAs DBR反射層的反射波長為780~880nm，其組合對數為10~30對；所述 AlGaAs/GalnAs DBR反射層的反射波長為900~1200nm，其組合對數為10~30對。8. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述Gai-zIn zP應變緩沖層組分漸變的方式為連續漸變或步進漸變，最終層的晶格常數與Gar xInxAs子電池相同。9. 根據權利要求1所述的一種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池，其特征在于:所 述減反射膜為氧化物、氮化物或氟化物薄膜;所述正面電極和背面電極均為金屬合金。10. -種具有反射層的雙面生長四結太陽能電池的制備方法，其特征在于，采用M0CVD 制備外延生長部分和芯片工藝部分，包括以下步驟： 1) 將選定GaAs襯底載入M0CVD反應室，設定反應室壓力為30~50torr; 2) 生長溫度設定在500~650°C范圍內，在所選襯底的上表面沉積一層GaAs緩沖層，其 生長速率為5~ 5〇A/s，此層的作用在于降低后續生長的外延層中的缺陷數量； 3) 在GaAs緩沖層上于450~650 °C溫度范圍內生長第一隧道結，其生長速率為 1.5-15A/S； 4) 在500~650°C溫度范圍內，繼續生長AlGaAs/GalnAs DBR反射層，其生長速率為 2~15A/s; 5) 在AlGaAs/GalnAs DBR反射層上生長GalnNAs子電池，其生長溫度為450~600°C，生 長速率為1,5~10 A/S; 6) 在GalnNAs子電池上生長第二隧道結，其生長溫度為500~650 °C，生長速率為 1.5~15A/s; 7) 在第二隧道結上生長AlAs/AlGaAs DBR反射層，其生長溫度為500~650°C，生長速率 為 2 ~20A/S; 8) 在AlAs/AlGaAs DBR反射層上生長GaAs子電池，其生長溫度為550~650°C，生長速率 為 2.5 ~ 9) 在GaAs子電池上生長第三隧道結，其生長溫度為500~700 °C，生長速率為 1.5-IOA/s； 10) 在第三隧道結上生長GalnP子電池，其生長溫度為600~800 °C，生長速率為 2~1 5A/s; 11) 繼續在GalnP子電池上生長歐姆接觸層，其生長溫度為450~650°C，生長速率為 15 ~50 A/s; 12) 將襯底翻轉180度，在襯底下表面生長Gai-zInzP應變緩沖層，其生長溫度為600~800 Γ，生長速率為l~l〇A/s，此層的作用在于降低晶格適配引入的位錯缺陷密度； 13) 在Gai-zInzP應變緩沖層上生長Gai- xInxAs子電池，其生長溫度為550~650°C，生長速 率為2.5~50A/S; 14) 外延生長部分結束后，由芯片工藝完成減反膜的制備，選用真空蒸鍍技術，真空度 為1 X 10-5torr~1 X 10-7torr; 15) 由芯片工藝分別完成構成正面電極和背面電極的合金材料的制備，選用真空蒸鍍 技術，真空度為1 X l(T5torr~1 X l(T7torr;至此，便完成所需的雙面生長四結太陽能電池 的制備。
【文檔編號】H01L31/0304GK105826420SQ201610318836
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】劉雪珍, 楊翠柏, 王雷, 吳波, 黃珊珊, 陳丙振, 張小賓, 張楊
【申請人】中山德華芯片技術有限公司