多结太阳电池隧道结的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多结太阳电池隧道结的制备方法，隧道结结构为ｎ＋ＧａＡｓ／ｎ＋＋ＧａＡｓ／ｐ＋＋ＧａＡｓ／ｐ＋ＧａＡｓ四层结构，底层为ｎ型缓冲层、中间为ＧａＡｓ隧道结、顶层ｐ型缓冲层，该方法具有以下工艺步骤：在衬底电池上外延生长ｎ型ＧａＡｓ过渡层；在过渡层上生长ＧａＡｓ隧道结；在ＧａＡｓ隧道结的ｐ型面上外延生长ｐ型ＧａＡｓ过渡层；获得太阳电池隧道结。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料
的太阳电池领域，涉及一种多结太阳电池隧道结的 制备方法。
技术介绍
太阳能是一种洁净、无污染、取之不尽用之不竭的自然能源，人类赖以生存的自然 资源几乎全部转换于太阳能，将太阳能直接转换为电能是大规模利用太阳能的一项重要技 术基石出。当前，硅太阳电池的转换效率要想再进一步提高已经非常困难，而现有的太阳能 电池的转换效率远远不能满足诸多领域的应用，如何进一步提高太阳电池的转换效率具有 重要的现实意义。针对太阳光谱，在不同的波段选取不同禁带宽度的半导体材料做成多个太阳子电 池，最后将这些子电池串联形成多层太阳电池，从而可以极大程度地提高太阳电池的转换 效率。由于各个太阳子电池是通过隧道结连接在一起，因此，选取恰当的实验方法制备性能 优异的隧道结是制备高效太阳电池的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，通过该方法可以在一 层太阳子电池上再叠加制备另一层子电池，从而解决目前太阳电池转换效率较低的技术难题。本专利技术的技术方案如下一种，所述隧道结结构 为n+GaAs/V+GaAs/V+GaAs/p+GaAs四层结构，底层为η型缓冲层、中间为GaAs隧道结、顶层 为P型缓冲层，该方法具有以下工艺步骤a、首先在衬底电池上MBE外延生长η型重掺杂GaAs过渡层即n+GaAs层；b、在n+GaAs层上MBE外延生长GaAs隧道结的η型重掺杂层即n++GaAs层；c、在GaAs隧道结n++GaAs层上MBE外延生长GaAs隧道结ρ型重掺杂层即p++GaAs 层；d、在p++GaAS层上MBE外延生长ρ型重掺杂GaAs过渡层即P+GaAs层；e、获得隧道结。进一步优选地，所述步骤a中使用MBE外延生长n+GaAs层是指MBE外延生长一层 η型掺杂浓度2 X IO18CnT3的GaAs层。进一步优选地，所述步骤b中使用MBE外延生长GaAs隧道结的n++GaAS层是指 MBE外延生长一层η型掺杂浓度2 X IO19CnT3的GaAs层。进一步优选地，所述步骤c中使用MBE外延生长GaAs隧道结的p++GaAS层是指 MBE外延生长生长一层ρ型掺杂浓度5 X IO19CnT3的GaAs层。进一步优选地，所述步骤d中使用MBE外延生长p+GaAs层是指MBE外延生长一层P型掺杂浓度2 X IO18CnT3的GaAs层。MBE(分子束外延)是目前生长各种半导体薄膜的重要方法之一，生长过程中可以 通过精确控制各个蒸发源的蒸发温度、蒸发时间等参数，并结合各种原位监控手段，实现对 外延薄膜的厚度、成分的控制，实现亚单原子层精度的生长。MBE工艺主要具有以下优点(1)生长速率低，一般情况下其生长速率为lym/h、l个单层/s，理论上可以在原 子尺度改变组分与掺杂。(2)生长温度低，如生长GaAs时的衬底温度约为550 650°C，这样就可以忽略生 长层中的相互扩散作用。(3)可以通过掩模的方法对材料进行三维的控制生长。(4)由于生长工艺在超高真空中进行，因此可以在生长室中安装各种分析设备，这 样就可以在生长的整个前后过程对外延层进行在位测量和分析。(5)在现代MBE生长系统中，生长过程可以用计算机进行自动化控制。本专利技术的技术效果在于通过MBE外延技术生长太阳电池隧道结，通过MBE方式可 以精确控制材料的生长及各层的厚度，使各层精密结合，提高太阳电池转换效率。说明书附1为本专利技术的太阳电池隧道结的结构示意图；附图标号说明1-衬底电池，2-n+GaAs 层，31_n++GaAs 层，32_p++GaAs 层，4-p+GaAs 层 具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本专利技术的技术方案。如附图说明图1所示为太阳电池隧道结的结构示意图，n+GaAs/n++GaAs/p++GaAs/p+GaAs四 层结构，1为衬底电池，2为η型重掺杂GaAs缓冲层-n+GaAs层、31为GaAs隧道结的η型 层-n++GaAS层，32为GaAs隧道结的ρ型层-p++GaAS层，4为ρ型重掺杂GaAs缓冲层-p+GaAs层。具体如下在衬底电池1上进行MBE外延生长，外延生长一层IOOnm厚η型掺杂浓度 2 X IO18CnT3 的 GaAs 层，形成 n+GaAs 层 2。在n+GaAs层2上进行MBE外延生长，外延生长一层20nm厚η型掺杂浓度 2 X IO1W的GaAs层，形成GaAs隧道结的η型重掺杂层-n++GaAS层31。在n++GaAs层31上进行MBE外延生长，生长一层20nm厚ρ型掺杂浓度5 X IO19CnT3 的GaAs层，形成GaAs隧道结的ρ型层-p++GaAS层32。在p++GaAS层32上进行MBE外延生长，生长一层20nm厚的ρ型掺杂浓度2 X IO18cnT3 的GaAs层，形成p+GaAs层4。通过MBE外延技术在衬底电池上外延生长隧道结，可以实现多层叠加电池的制 备，从而进一步提高太阳电池的效率。本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的 使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。权利要求一种，其特征在于所述隧道结结构为n+GaAs/n++GaAs/p++GaAs/p+GaAs四层结构，底层为n型缓冲层、中间为GaAs隧道结、顶层为p型缓冲层，该方法具有以下工艺步骤a、首先在衬底电池上MBE外延生长n型重掺杂GaAs过渡层即n+GaAs层；b、在n+GaAs层上MBE外延生长GaAs隧道结的n型重掺杂层即n++GaAs层；c、在GaAs隧道结n++GaAs层上MBE外延生长GaAs隧道结p型重掺杂层即p++GaAs层；d、在p++GaAs层上MBE外延生长p型重掺杂GaAs过渡层即p+GaAs层；e、获得隧道结。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述步骤a 中使用MBE外延生长n+GaAs层是指MBE外延生长一层η型掺杂浓度2 X IO18CnT3的GaAs层。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述步骤 b中使用MBE外延生长GaAs隧道结的n++GaAS层是指MBE外延生长一层η型掺杂浓度 2 X IO19CnT3 的 GaAs 层。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述步骤c 中使用MBE外延生长GaAs隧道结的p++GaAS层是指MBE外延生长生长一层ρ型掺杂浓度 5 X IO19CnT3 的 GaAs 层。5.根据权利要求1所述的，其特征在于所述步骤d 中使用MBE外延生长p+GaAs层是指MBE外延生长一层ρ型掺杂浓度2 X IO18CnT3的GaAs 层。全文摘要本专利技术公开了一种，隧道结结构为n+GaAs/n++GaAs/p++GaAs/p+GaAs四层结构，底层为n型缓冲层、中间为GaAs隧道结、顶层p型缓冲层，该方法具有以下工艺步骤在衬底电池上外延生长n型GaAs过渡层；在过渡层上生长GaAs隧道结；在GaAs隧道结的p型面上外延生长p型GaAs过渡层；获得太阳电池隧道结。文档编号H01L31/18GK101950773SQ20101024826公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日专利技术者康丽霞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多结太阳电池隧道结的制备方法，其特征在于：所述隧道结结构为ｎ↑［＋］ＧａＡｓ／ｎ↑［＋＋］ＧａＡｓ／ｐ↑［＋＋］ＧａＡｓ／ｐ↑［＋］ＧａＡｓ四层结构，底层为ｎ型缓冲层、中间为ＧａＡｓ隧道结、顶层为ｐ型缓冲层，该方法具有以下工艺步骤ａ、首先在衬底电池上ＭＢＥ外延生长ｎ型重掺杂ＧａＡｓ过渡层即ｎ↑［＋］ＧａＡｓ层；ｂ、在ｎ↑［＋］ＧａＡｓ层上ＭＢＥ外延生长ＧａＡｓ隧道结的ｎ型重掺杂层即ｎ↑［＋＋］ＧａＡｓ层；ｃ、在ＧａＡｓ隧道结ｎ↑［＋＋］ＧａＡｓ层上ＭＢＥ外延生长ＧａＡｓ隧道结ｐ型重掺杂层即ｐ↑［＋＋］ＧａＡｓ层；ｄ、在ｐ↑［＋＋］ＧａＡｓ层上ＭＢＥ外延生长ｐ型重掺杂ＧａＡｓ过渡层即ｐ↑［＋］ＧａＡｓ层；ｅ、获得隧道结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏青峰，赖建明，张根发，康丽霞，
申请(专利权)人：上海联孚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]