【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳电池，尤其是涉及一种多结太阳电池及其制备方法和应用。
技术介绍
1、基于gaas材料的多结太阳电池已在空间卫星领域成熟应用。目前，应用于空间的多结电池大多是晶格匹配的gainp/gaas/ge三结电池，由于整体材料晶格匹配，材料缺陷较少，空间转换效率稳定在30%左右。然而，gainp/gaas/ge三结电池的带隙组合为1.9/1.4/0.67ev，并不是三结电池的理论最佳带隙组合，中电池gaas的带隙偏高，底电池ge的短路电流远大于其他子电池，因此理论效率受到限制。在中电池材料gaas中加入一定的in而形成gainas材料可以降低材料带隙，再通过调节顶电池带隙，将三结电池的带隙组合调节为1.8/1.3/0.67ev，可形成理论效率更高的gainp/gainas/ge三结电池；甚至可进一步提升gainas中的in组分，再引入与gainas材料晶格匹配的algainp和algainas材料，可形成效率更高的四结电池，其带隙组合约为1.9/1.4/1.0/0.67ev；或者是引入更多的iii-v材料pn结形成带隙组合为2.1/1.7/1.4/1.0/0.67ev的五结电池。
2、然而，在ge衬底上生长带隙为1.0ev的失配gainas材料时，基于衬底的晶格失配度高达1.5%以上，生长所得材料缺陷密度较高，难以提升太阳电池性能。目前，在ge基失配材料生长中，大多采用组分渐变缓冲层（cgb）来释放目标材料层受到的应力并降低穿透位错密度（tdd）。然而，简单地采用cgb得到的外延材料tdd一般都在1e6cm-2
3、综上，虽然带隙组合为2.1/1.7/1.4/1.0/0.67ev（及其衍生结构）的五结电池具有较高的理论转换效率，但是其较高的位错容易影响多结太阳电池的电压和ff。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种多结太阳电池，能够有效提高降低高in子电池组等结构的穿透型缺陷密度，进而提升所得多结太阳电池的电压和ff。
2、本专利技术还提供了上述多结太阳电池的制备方法。
3、本专利技术还提供了上述多结太阳电池的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种多结太阳电池，所述多结太阳电池包括叠加设置的：
5、ge衬底、gaas缓冲层、复合缓冲层、高in子电池组；
6、所述复合缓冲层包括自所述gaas缓冲层而始循环设置的二维导电材料层、iii-v化合物层和超晶格材料层；
7、所述超晶格材料层包括以下两种组合对中的至少一种：
8、alinas/gainas或alinp/gainp；
9、所述高in子电池组包括自所述复合缓冲层而始叠加设置的gainas子电池、algainas子电池和algainp子电池。
10、根据本专利技术实施例的多结太阳电池，至少具有如下有益效果：
11、本专利技术提供的多结太阳电池中，采用了复合缓冲层，其中的二维导电材料与iii-v化合物、超晶格结构相结合，形成多层复合缓冲层以降低穿透位错密度；具体的：二维导电材料层可以促使上层外延材料（复合缓冲层表面生长的子电池）晶格重构，减小应力和缺陷；iii-v化合物层采用组分渐变材料，可以释放应力降低缺陷；超晶格材料可以抑制缺陷的生长。
12、复合缓冲层中，限定了和后续子电池直接接触的超晶格材料层的材质，其和gainas子电池的晶格匹配性良好，由此进一步降低了gainas子电池以及后续子电池的位错密度。
13、综上，本专利技术提供的多结太阳电池，通过结构、材质的设置，可显著降低穿透位错密度，最终减少各子电池内部的非辐照复合概率，提升多结电池的开路电压和ff，得到高效多结太阳电池。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述ge衬底为p型ge衬底。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述复合缓冲层的循环次数为2~20次。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述复合缓冲层的循环次数为8~12次。例如具体可以是10次。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述二维导电材料层的材质包括硫化钼和石墨烯中的至少一种。
18、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，所述二维导电材料层的厚度为5~50nm。
19、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，所述二维导电材料层的厚度为20~30nm。例如具体可以是约25nm。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述iii-v化合物层的材质包括于gainas、algainas和gainp中的至少一种。
21、根据本专利技术的一些实施例，自所述gaas缓冲层至所述高in子电池组，随所述复合缓冲层循环次数的增加，所述iii-v化合物层中in的含量增加。
22、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，所述iii-v化合物层的厚度为100~500nm。
23、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，所述iii-v化合物层的厚度为250~350nm。例如具体可以是约300nm。
24、根据本专利技术的一些实施例，自所述gaas缓冲层至所述高in子电池组，随所述复合缓冲层循环次数的增加，所述超晶格材料层中in的含量增大。
25、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，所述超晶格材料层包括5~10层组合对。例如具体可以是7~8对组合对。
26、根据本专利技术的一些实施例，单个组合对的厚度为7~20nm。例如具体可以是14~15nm。
27、例如当所述组合对为alinas/gainas时，gainas的厚度为5~10nm；和/或，alinas的厚度为2~10nm。
28、例如当所述组合对为alinas/gainas时，gainas的厚度为7~8nm；和/或，alinas的厚度为5~6nm。
29、根据本专利技术的一些实施例，一个循环中，随所述复合缓冲层循环次数的增加，所述超晶格材料层中in的含量增大。
30、根据本专利技术的一些实施例，所述gainas子电池的带隙为1.05~1.15ev。例如具体可以是约1.1 ev。
31、根据本专利技术的一些实施例，所述gainas子电池的厚度为2~4μm。例如具体可以是约3μm。
32、根据本专利技术的一些实施例，所述algainas子电池的带隙为1.45~1.55ev。例如具体可以是约1.5ev。
33、根据本专利技术的一些实施例，所述algainas子电池厚度为1~3μm。例如具体可以是约2μm。
34、根据本专利技术的一些实施例，所述algainp子电池的带隙为1.85~1.95ev。例如具体可以是约1.9 ev。
35、根据本专利技术的一些实施例，所述algainp子电池的厚度为300~800nm。例如具体可以是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多结太阳电池，其特征在于，所述多结太阳电池包括叠加设置的：
2.根据权利要求1所述的多结太阳电池，其特征在于，所述复合缓冲层的循环次数为2~20次。
3.根据权利要求1或2所述的多结太阳电池，其特征在于，所述二维导电材料层的材质包括硫化钼和石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的多结太阳电池，其特征在于，一个循环中，所述二维导电材料层的厚度为5~50nm。
5.根据权利要求1或2所述的多结太阳电池，其特征在于，所述III-V化合物层的材质包括于GaInAs、AlGaInAs和GaInP中的至少一种；和/或，自所述GaAs缓冲层至所述高In子电池组，随所述复合缓冲层循环次数的增加，所述III-V化合物层中In的含量增加。
6.根据权利要求5所述的多结太阳电池，其特征在于，一个循环中，所述III-V化合物层的厚度为100~500nm。
7.根据权利要求1或2所述的多结太阳电池，其特征在于，一个循环中，所述超晶格材料层包括5~10层组合对；和/或，单个组合对的厚度为7~20nm。
8.根据
9.一种如权利要求1~8任一项所述多结太阳电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在所述Ge衬底表面依次设置GaAs缓冲层、复合缓冲层、GaInAs子电池、AlGaInAs子电池和AlGaInP子电池。
10.一种如权利要求1~8任一项所述的多结太阳电池在地表光伏或空间光伏中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多结太阳电池，其特征在于，所述多结太阳电池包括叠加设置的：
2.根据权利要求1所述的多结太阳电池，其特征在于，所述复合缓冲层的循环次数为2~20次。
3.根据权利要求1或2所述的多结太阳电池，其特征在于，所述二维导电材料层的材质包括硫化钼和石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的多结太阳电池，其特征在于，一个循环中，所述二维导电材料层的厚度为5~50nm。
5.根据权利要求1或2所述的多结太阳电池，其特征在于，所述iii-v化合物层的材质包括于gainas、algainas和gainp中的至少一种；和/或，自所述gaas缓冲层至所述高in子电池组，随所述复合缓冲层循环次数的增加，所述iii-v化合物层中in的含量增加。
6.根据权利要求5所述的多结...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。