良好的欧姆接触，降低电池阻抗，提高电池性能。最后获得基于Ina6Gaa4As非晶态缓冲层上的Ina3Gaa7As单结太阳电池外延片。
[0039](9)将获得的基于I%6Gaa4As非晶态缓冲层上的Ina3Gaa7As单结太阳电池外延片转移至电子束蒸发系统，进行电极制作:在I%3Gaa7As接触层的表面上和GaAs衬底的表面上分别制备P型上接触电极和N型下接触电极。最终获得了基于I%6Gaa4As非晶态缓冲层上的I%3Gaa7As单结太阳电池。
[0040]如图2所示，本实施例制备得到的具有非晶态缓冲层结构的Ina3GaQ.7As电池，由下至上依次包括下接触电极200、N型的GaAs (001)衬底201、InQ.6Gaa4As非晶态缓冲层202、Ina3Ga0.7As非掺杂本征层203、Si掺杂的N型In0.3Ga0.7As层204、Si掺杂的N型AlGalnAs背场层205、Si掺杂N型In0.3Ga0.7As基区层206、Zn掺杂的P型In0.3Ga0.7As发射层207、Zn掺杂的P型Gaa22InQ.7S窗口层208、Zn掺杂的P型InQ.3Gaa7As接触层209、上接触电极210。
[0041]本实施例制备的GaAs (001)衬底上具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As太阳电池的1-V曲线如图3所示，显示开路电压为0.629V，达到理想水平。
[0042]实施例2
[0043]本实施例的具有非晶态缓冲层结构的双结Ina3Gaa7As电池的制备过程如下:(1)选取N型的GaAs (001)衬底，并对衬底进行清洗，也可以选择免清洗的GaAs衬底直接进入下一步的反应。将GaAs衬底置于MBE的反应腔室中，采用液氮冷却，反应腔室真空度达到5.0X10 Morr，在As束流保护的环境下将衬底加热至680°C，以去除衬底表面氧化层，同时起到表面重构，获得平整的GaAs (001)衬底表面。
[0044](2)在GaAs衬底表面上采用MBE生长Si掺杂的N型GaAs缓冲层，以获得表面平整的GaAs表面。生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为?200nm。
[0045](3)在GaAs缓冲层上生长顶电池GaAs子结电池:首先生长Si重掺杂的N型GalnP背场层，掺杂浓度为2X 10lscm 3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为lOOnm。
[0046](4)接着生长Si掺杂的N型GaAs基区层，掺杂浓度为IX 1017cm3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为2.5 μ m。接着生长Ζη掺杂的P型GaAs发射层，掺杂浓度为2X 10lscm 3，生长温度为580。。，V/III束流比为25，厚度为lOOnm。
[0047](5)在P型GaAs发射层上生长Ζη掺杂的Ρ型GalnP窗口层，防止光生电子向上扩散，Ζη为掺杂剂，掺杂浓度为3X10lscm3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为100nmo
[0048](6)在Ζη掺杂的P型GalnP窗口层上生长GaAs隧穿结，依次为Ζη掺杂的P-GaAs/Si掺杂的N-GaAs隧穿结，掺杂浓度均为1 X 1019cm 3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度均为200nmo
[0049](7)在N型隧穿结GaAs上生长I%6Gaa4As非晶态缓冲层，采用低温生长工艺，生长温度为380°C，V/III束流比为25，通过控制生长温度，制备出非晶态的Ina6Gaa4As非晶态缓冲层，同时，控制I%6Gaa4As非晶态缓冲层的厚度为?5nm。
[0050](8)在Ina6Gaa4As非晶态缓冲层上生长Si掺杂的N型Ina3Gaa7As层，掺杂浓度为2X10lscm3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为500nm。
[0051](9)接着在N型Ina3Gaa7As层表面上生长Si掺杂的N型AlGalnAs背场层，以减少光生电子的复合，掺杂浓度为3 X 1018cm 3，温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为lOOnm。
[0052](10)在AlGalnAs背场层上生长载流子浓度低于背场层载流子浓度的Si掺杂N型In0.3Ga0.7As基区层，掺杂浓度为1 X 1017cm 3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为2.5μπι。接着生长Ζη掺杂的Ρ型Ina3GaQ.7As发射层，掺杂浓度为2X10lscm3，生长温度为550?580°C，V/III束流比为25，厚度为lOOnm。
[0053](11)接着生长P型Gaa22InQ.7SP作为Gaa22InQ.7SP窗□层，防止光生电子向上扩散，Ζη为掺杂剂，掺杂浓度为3 X 1018cm 3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为lOOnm。
[0054](12)在GaQ.22InQ.7SP窗口层表面生长高掺杂浓度的P型Ina3GaQ.7As接触层，Ζη为掺杂剂，掺杂浓度为1 X 1019cm 3，生长温度为580°C，V/III束流比为25，厚度为500nm，以便电池与上电极形成良好的欧姆接触，降低电池阻抗，提高电池性能。最后获得基于Ina6Gaa4As非晶态缓冲层上的GaAs/Ina3Gaa7As双结太阳电池外延片。
[0055](13)将获得的基于Ina6Gaa4As非晶态缓冲层上的Ina3Gaa7As单结太阳电池外延片转移至电子束蒸发系统，进行电极制作:在I%3Gaa7As接触层的表面上和GaAs衬底的表面上分别制备P型下接触电极和N型上接触电极。最终获得了以GaAs子结电池作为顶电池。Ina3GaQ.7As子电池为底电池的GaAs/InQ.3Gaa7As双结太阳电池。
[0056]本实施例制备的GaAs (001)上具有非晶态缓冲层结构的I%3Gaa7As太阳电池的1-V曲线显示，显示开路电压为1.67V，达到理想水平。
[0057]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有非晶态缓冲层结构的InuGauAs电池，其特征在于，由下至上依次包括非晶态缓冲层、太阳电池层；所述非晶态缓冲层组分为InxGai xAs，0.4彡x彡0.8。2.根据权利要求1所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池，其特征在于，所述非晶态缓冲层的厚度为l_5nm。3.根据权利要求1所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池，其特征在于，所述太阳电池层由下至上依次包括InQ.3Gaa7As非掺杂本征层、In0 3Ga0 7As掺杂层、AlGalnAs背场层、Ina3Gaa7As电池有源层、GaQ.22InQ.7SP窗口层。4.根据权利要求3所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池，其特征在于，所述具有非晶态缓冲层结构的I%3Gaa7As电池为单结结构或多结结构。5.根据权利要求1所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池，其特征在于，由下至上依次包括下接触电极、N型的GaAs (001)衬底、I%6Gaa4As非晶态缓冲层、Ina3Gaa7As非掺杂本征层、N型Ina3Gaa7As层、N型AlGalnAs背场层、N型Ina3Gaa7As基区层、P型In0.3Ga0.7As发射层、P型Gaa22Ina7i^ 口层、P型In 0.3Ga0.7As接触层、上接触电极。6.一种具有非晶态缓冲层结构的InuGa^As电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用MOCVD技术或MBE技术制备非晶态缓冲层，制备温度为300?380V，真空度为5.0x10 10Torr, V/III束流比为20?25 ;所述非晶态缓冲层组分为Ιηχ6&1 xAs，0.4 彡 x 彡 0.8 ; (2)在非晶态缓冲层裸露的表面上，制备太阳电池层。7.根据权利要求6所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池的制备方法，其特征在于，所述非晶态缓冲层的厚度为l_5nm。8.根据权利要求6所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述在非晶态缓冲层裸露的表面上，制备太阳电池层，具体为: 在非晶态缓冲层裸露的表面上，采用MOCVD技术或MBE技术依次制备I%3Gaa7As非掺杂本征层、1% 3Ga0 7As掺杂层、AlGalnAs背场层、由In。.3Ga0 7As基区层和发射层组成的电池有源层、Gaa22Ina7SP窗口层；所述AlGalnAs背场层与Ina3Gaa7As基区层的导电掺杂类型相同。9.根据权利要求8所述的所述的具有非晶态缓冲层结构的In0.3Ga0.7As电池的制备方法，所述具有非晶态缓冲层结构的I%3Gaa7As电池为单结结构或多结结构。10.根据权利要求6所述的具有非晶态缓冲层结构的In0.3Ga0.7As电池的制备方法，其特征在于，所述的具有非晶态缓冲层结构的Ina3Gaa7As电池由下至上依次包括下接触电极、N型的GaAs (001)衬底、In0.6Ga0.4As非晶态缓冲层、In0.3Ga0.7As非掺杂本征层、N型In0 3Ga0 7As 层、N 型 AlGalnAs 背场层、N 型 InQ.3Gaa7As 基区层、P 型 InQ.3GaQ.7As 发射层、P型Ga。.Jn。.78窗口层、P型In α 3Ga。.7As接触层、上接触电极。
【专利摘要】本发明公开了一种具有非晶态缓冲层结构的In0.3Ga0.7As电池，由下至上依次包括非晶态缓冲层、太阳电池层；所述非晶态缓冲层组分为InxGa1-xAs，0.4≤X≤0.8；所述非晶态缓冲层的厚度为1-5nm。本发明还公开了上述具有非晶态缓冲层结构的In0.3Ga0.7As电池的制备方法。本发明简化了缓冲层结构，同时简化了外延生长工艺，可严格控制外延层的厚度、组分、掺杂浓度，从而获得表面形貌好、缺陷密度低、晶体质量高的In0.3Ga0.7As材料及单结或多结太阳电池。
【IPC分类】H01L31/0725, H01L31/18, H01L31/0216, H01L31/0735
【公开号】CN105355668
【申请号】CN201510736815
【发明人】李国强, 高芳亮, 温雷, 张曙光
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月30日