本发明专利技术提供一种具有超晶格结构的太阳能电池，包括第一GaAs层和有源区，所述有源区置于第一GaAs层的裸露表面上，所述有源区包括第一、第二GaNAs/InGaAs超晶格结构，所述第二GaNAs/InGaAs超晶格结构设置于第一GaNAs/InGaAs超晶格结构表面，且所述第一、第二GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层厚度不同。本发明专利技术还提供一种如上述具有超晶格结构的太阳能电池的制备方法，在第一GaAs层的裸露表面上生长两种GaNAs/InGaAs超晶格结构以形成有源区，所述两种GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层厚度不同。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及。
技术介绍
由于太阳能取之不尽，是传统化石能源的有效替代者，太阳电池的研究越来越深入。在太阳电池领域，目前GalnP/GaAs多结电池已成功应用于空间光伏领域，又因为其最高效率而成为地面高倍聚光应用的优秀代表，另外可与Ge形成三结电池可使效率得到进一步提升。但Ge的带隙(0.7eV)不是三结电池中最合适的。如果能制备出0. 8 1. 4eV的太阳电池，且与GaAs或Ge衬底晶格匹配，转换效率将显著提升，而且可以结合Ge构成四结 及四结以上获得超闻效率的晶格匹配电池。近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料受到了重视。人们发现增加了少量氮的砷化镓其带隙不是预期的增加，反而产生了相反的效果，从而导致带隙迅速减小，不是预期的蓝移，而是红移，这种不寻常的行为引起了相当大的兴趣，人们认为这是材料物理学上一个新的观点以及存在潜在的应用空间，这些新化合物被称为稀氮化物。稀氮化物已摆脱传统的III-V族半导体，当氮插入到五族元素的晶格，对材料的性能产生了深远影响，并允许能带工程进一步发展。在常规的GaAs和InP基III-V族化合物中只加入少量的氮(小于5% )，结果可以造成非常大的能带弯曲，这形成了许多有趣的微电子和光电应用。除了能带弯曲，少量的氮也导致带结构的改变，只有0.5%的氮，GaP带隙产生从间接到直接的变化，且在650nm红光范围具有很强的发光。现已有研究者制备出带隙为IeV的GaInNAs太阳电池，如图1，包括衬底层101，以及在衬底层101上依次设置的缓冲层102、背场层103、第一 GaAs层104、第二 GaAs层105和接触层106，但该GaInNAs太阳电池电流密度和开路电压仍较低，转换效率也不高。采用GaInNAs四元体系的体材料，由于In、N共存生长，容易产生应变与组分起伏，降低少子寿命，迁移率也不高，吸收光子所产生的电子-空穴对在被收集之前就已经复合，限制了电流输出，转换效率的提升有限。虽有通过In、N分离的超晶格和量子阱来获得该带隙的太阳能电池，但由于是单一垒层厚度的超晶格，当获得足够厚的有源区时易产生失配位错，最终影响电池的性能。于是，研究人员试图寻找其他有效方法突破这个技术难关。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种具有超晶格结构的太阳能电池，包括第一GaAs层和有源区，所述有源区置于第一 GaAs层的裸露表面上，所述有源区包括第一、第二GaNAs/InGaAs超晶格结构，所述第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构设置于第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构表面，且所述第一、第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层厚度不同。所述具有超晶格结构的太阳能电池，进一步包括GaAs电池和GaAs缓冲层，所述GaAs电池置于GaAs缓冲层的裸露表面上,所述GaAs电池包括依次设置的AlGaAs背场层、第一 GaAs层、有源区、第二 GaAs层和AlGaAs窗口层,其中第一 GaAs层的导电掺杂类型与第二 GaAs层的导电掺杂类型相反。所述具有超晶格结构的太阳能电池，进一步包括Ge或GaAs的衬底层，以及包括依次在Ge或GaAs的衬底层上设置的GaAs缓冲层、GaAs电池和GaAs接触层。 所述第一、第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构的周期范围分别为I纳米至10纳米。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种具有超晶格结构的太阳能电池的制备方法，包括步骤3)在第一 GaAs层裸露表面生长有源区， 所述步骤3)进一步包括步骤 31)在第一GaAs层表面生长第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构；32)在第一GaNAs/InGaAs超晶格结构表面生长第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构； 其中，所述两种GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层厚度不同。所述步骤3 )之前进一步包括步骤 1)在GaAs缓冲层的裸露表面生长AlGaAs背场层； 2)在AlGaAs背场层表面生长第一GaAs层； 所述步骤3)之后进一步包括步骤 4)在有源区表面生长第二 GaAs层； 5)在第二 GaAs层表面生长AlGaAs窗口层。所述步骤I)之前包括步骤在Ge或GaAs的衬底层裸露表面生长GaAs缓冲层， 所述步骤5)之后包括步骤在AlGaAs窗口层表面生长GaAs接触层。所述第一、第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构的生长均采用In与N空间分离的生长方式。本专利技术提供，优点在于 1.上述太阳电池带隙范围为0.8^1. 4eV，与传统的带隙为IeV的GaInNAs电池相比，可与技术成熟的GalnP/GaAs及Ge形成更合理的带隙组合，能更充分地利用太阳光谱； 2.上述太阳电池采用短周期超晶格作为有源区，更方便调制带隙大小； 3.上述太阳电池有源区生长采用In、N分离生长技术，避免了传统GaInNAs电池有源区In、N共存引起的应变等缺陷； 4.上述太阳电池有源区中InGaAs阱层的厚度不同，这样能获得足够厚的有源区且不产生应变失配导致的缺陷，从而提高电池的效率。附图说明图I是传统GaInNAs太阳电池结构 图2是本专利技术提供的一种具有超晶格结构的太阳能电池结构图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术提供的的具体实施方式做详细说明。图2所示为所述的一种具有超晶格结构的太阳能电池结构图。第一具体实施例方式 本专利技术的提供一种具有超晶格结构的稀氮氮化物(Dilute Nitride)超晶格太阳能电池。所述具有超晶格结构的稀氮氮化物超晶格太阳能电池，该太阳能电池的带隙范围为0. 8e疒I. 4eV，包括Ge或GaAs的衬底层201，以及包括在Ge或GaAs的衬底层201上依次设置的GaAs缓冲层202、GaAs电池、GaAs接触层209及上接触电极210，以及包括在Ge或GaAs的衬底层201裸露表面上的下接触电极200。GaAs电池包括在GaAs缓冲层202上依次按照远离衬底层201方向设置的AlGaAs背场层203、第一 GaAs层204，有源区211、第二 GaAs层207和AlGaAs窗口层208，其中第 一 GaAs层204的导电掺杂类型与第二 GaAs层207的导电掺杂类型相反。第一 GaAs层204的导电掺杂类型为N型或P型。作为可选实施方式，第一 GaAs层204可作为GaAs电池的基区，第二 GaAs层207可作为GaAs电池的发射区。所述有源区211的材料为两种GaNAs/InGaAs超晶格结构，即第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构205和第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构206，且第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构205和第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构206按照远离衬底层201方向设置于第一 GaAs层204表面，其中第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构205和第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构206的阱层InGaAs具有不同的厚度。所述第一 GaNAs/InGaAs超晶格结构205、第二 GaNAs/InGaAs超晶格结构206均为短周期超晶格结构，且它们周期范围分别为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有超晶格结构的太阳能电池，其特征在于，包括第一GaAs层和有源区，所述有源区置于第一GaAs层的裸露表面上，所述有源区包括第一、第二GaNAs/InGaAs超晶格结构，所述第二GaNAs/InGaAs超晶格结构设置于第一GaNAs/InGaAs超晶格结构表面，且所述第一、第二GaNAs/InGaAs超晶格结构中的InGaAs层厚度不同。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑新和，李雪飞，张东炎，吴渊渊，陆书龙，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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