ccm，砷烷流量为450-600sccm, TMIn 源流量为 10_15sccm，TBHy 流量为 10_15sccm，娃烧流量为 5_8sccm，生长厚度为15-30nm，作为η型发射区。
[0049](6)在第二结子电池上生长第二隧穿结:
[0050]在第二子电池上方生长重掺杂的p++/n++-AlGaAs隧穿结。衬底温度570_650°C，TMGa 流量为 20-35sccm，TMA1 流量为 5_15sccm，AsH3流量为 550_650sccm，其厚度是50-80nm，掺杂浓度高达1019cm 3量级。
[0051](7)在第二隧穿结上生长第三子电池:
[0052]衬底温度为580-650 °C，TMGa 流量为 25_40sccm，砷烷流量为 500_650sccm，TMIn源流量为5-15sccm，DEZn流量为5_8sccm，反应室压力60_90Torr，生长厚度为180_300nm，形成P型基区。接下来保持衬底温度为580-660 °C，TMGa流量为25-40sCCm，砷烷流量为500-650sccm，TMIn源流量为5_15sccm，硅烷流量为5_8sccm，生长厚度为10_20nm，作为η
型发射区。
[0053](8)在第三子电池上生长第三隧穿结:
[0054]在第三子电池上方生长重掺杂的p++/n++-AlGaAs隧穿结。衬底温度580_660°C，TMGa 流量为 25-40sccm，TMA1 流量为 5_15sccm，AsH3流量为 500-700sccm，其厚度是50-80nm。
[0055](9)在第三隧穿结上生长第四子电池:
[0056]衬底温度为580-650°C，TMGa 流量为 25_40sccm，磷烷流量为 750_900sccm，TMIn 源流量为15-25sccm, DEZn流量为5_8sccm，反应室压力60_90Torr，生长厚度为550_750nm，形成P型基区。接下来，TMGa流量为25-40sccm，磷烷流量为750-900sccm，TMIn源流量为15-25sccm，硅烷流量为5-lOsccm，生长厚度为100_200nm，作为η型发射区。
[0057](10)在第四子电池上生长盖帽层。
[0058]在第四子电池上方生长重掺杂的n+_GaAs盖帽层。衬底温度570-650°C，TMGa流量为 25-40sccm，AsH3流量为 500_650sccm，硅烷流量为 5-lOsccm，其厚度是 100_200nm。
[0059]本发明中的全部过程均在M0CVD中生长，加入超晶格渐变缓冲层使晶体质量大幅提高。上述实施例为本发明的其中一种实施方式，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】
1.一种基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)提供一P型Ge衬底，晶向为[001]，厚度160 μπι； (2)在MOCVD中使用砷烷作为砷源，在Ge衬底表面掺杂As，形成ρη结作为第一子电池，其带隙为0.6-0.7eV ； (3)在第一结子电池上生长高掺杂AlGaAs作为第一隧穿结，其厚度是30_80nm; (4)在第一隧穿结上生长GalnNAs/GalnAs超晶格层，每周期中GalnNAs厚度为3_5nm，GalnAs厚度为5_7nm，共10个周期； (5)在超晶格层上制备GalnNAsρη结作为第二子电池，其带隙为1.0-1.leV，TMGa、砷烷、TMIn、TBHy分别作为II1-V组分源，DEZn、硅烷作为掺杂源； (6)在第二结子电池上生长高掺杂AlGaAs作为第二隧穿结，其厚度是30_80nm; (7)在第二隧穿结上生长第三子电池，其带隙为1.4-1.5eV，TMGa、砷烷分别作为II1-V组分源，TMIn、DEZn、硅烷作为掺杂源； (8)在第三结子电池上生长高掺杂AlGaAs作为第二隧穿结，其厚度是30_80nm; (9)在第三隧穿结上生长第四子电池，其带隙为1.8-2.0eV，TMGa、磷烷、TMIn分别作为II1-V组分源，DEZn、硅烷作为掺杂源； (10)在第四子电池上生长盖帽层，TMGa、砷烷分别作为II1-V组分源，硅烷作为掺杂源。2.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，Ge衬底温度为520-650°C，通入砷烷流量为700-850sccm作为As源，反应室压力60-80Torr，将As原子扩散进入Ge衬底，制备扩散厚度为100_250nm的η型Ge层，形成ρη结作为第一子电池。3.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中在MOCVD生长室中，在第一子电池上方生长重掺杂的p++/n++-AlGaAs隧穿结，衬底温度530-620°C，TMGa流量为15_35sccm，TMA1流量为5_15sccm，量为450-600sccm，其厚度是30_80nm，掺杂浓度高达1019cm 3量级。4.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，衬底温度为570-650°C，TMGa流量为15_40sccm，砷烷流量为450-600sccm, TMIn 源流量为 5_10sccm，GalnAs 生长厚度为 5_7nm ；TBHy 流量为 5_15sccm，TMIn 源流量为 5-15sccm，TMGa 流量为 20_35sccm，砷烷流量为 450_600sccm，GalnNAs 生长厚度为3-5nm，反复进行周期性生长，共生长10个周期，每周期的工艺条件均一致。5.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，衬底温度为530-620°C，TMGa流量为20-35sccm，砷烷流量为450_600sccm，TMIn 源流量为 5_15sccm，TBHy 流量为 5_15sccm, DEZn 流量为 5_8sccm,反应室压力70-80Torr，生长厚度为200_250nm，形成p型基区；接下来，TMGa流量为20_35sccm，砷烷流量为450-600sccm，TMIn源流量为10_15sccm，TBHy流量为10_15sccm，硅烷流量为5_8sccm，生长厚度为15_30nm，作为η型发射区。6.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤出)中，在第二子电池上方生长重掺杂的P++/n++-AlGaAs隧穿结，衬底温度570-650°C，TMGa 流量为 20_35sccm，TMA1 流量为 5_15sccm，AsH3流量为 550_650sccm，其厚度是50-80nm，掺杂浓度高达1019cm 3量级。7.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，衬底温度为580-650°C，TMGa流量为25-40sccm，砷烷流量为500_650sccm，TMIn 源流量为 5_15sccm, DEZn 流量为 5_8sccm,反应室压力 60-90Torr，生长厚度为180-300nm，形成p型基区；接下来保持衬底温度为580-660°C，TMGa流量为25-40sccm，砷烷流量为500_650sccm，TMIn源流量为5_15sccm，硅烷流量为5_8sccm，生长厚度为10-20nm，作为η型发射区。8.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中，在第三子电池上方生长重掺杂的p++/n++-AlGaAs隧穿结，衬底温度580-660°C，TMGa 流量为 25_40sccm，TMA1 流量为 5_15sccm，AsH3流量为 500_700sccm，其厚度是 50_80nm。9.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)中，衬底温度为580-650°C，TMGa流量为25-40sccm，磷烷流量为750_900sccm，TMIn 源流量为 15_25sccm, DEZn 流量为 5_8sccm,反应室压力 60-90Torr，生长厚度为550-750nm，形成p型基区；接下来，TMGa流量为25_40sccm，磷烷流量为750-900sccm, TMIn源流量为15_25sccm，硅烷流量为5-lOsccm，生长厚度为100_200nm，作为η型发射区。10.根据权利要求1所述的基于GalnNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(10)中，在第四子电池上方生长重掺杂的n+-GaAs盖帽层，衬底温度570-650°C，TMGa 流量为 25_40sccm，量为 500_650sccm，硅烷流量为 5-lOsccm，其厚度是 100_200nm。
【专利摘要】本发明公开了一种基于GaInNAs材料的四结太阳能电池的制备方法，包括衬底处理、MOCVD生长、加入超晶格缓冲等步骤。与现有的四结太阳电池制备方法相比，本发明所涉及的制备方法采用超晶格缓冲层，可以在MOCVD中制备高质量的GaInNAs材料，并且由此制备的四结太阳电池具有较高的晶体质量，从而达到更高的整体效率。此外，相比于MBE方法，MOCVD方法具有更低的成本，可为四结电池的产业化奠定基础。
【IPC分类】H01L31/0725, H01L31/0735, H01L31/18
【公开号】CN105405928
【申请号】CN201510897580
【发明人】石璘, 刘如彬, 高鹏, 薛超, 刘丽蕊, 姜明序, 张无迪, 肖志斌, 孙强
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月8日