0具有铟的非均匀浓度分布CIn*，但是本发明的概念也可以应用到不同结构的太阳能电池，包括包含基于包含铟的化合物的至少一层半导体材料的至少一个结的太阳能电池。例如，其中本发明的概念可以被应用的太阳能电池的示例性而非穷举性列表可以包括:
[0068]-单结太阳能电池，其具有(未激活的)Ge的基板和由InGaAs制成的结。在这种情况下，铟的非均匀浓度分布可以被有利地应用到电池的唯一结的基极。
[0069]-具有两个结的太阳能电池，其具有(未激活的)Ge的基板、由InGaAs形成的第一下部结和由InGaP制成的上部结。在这种情况下，铟的非均匀浓度分布可以被有利地应用到下部结的基极。
[0070]-具有四个结的太阳能电池，其具有(从底部开始)Ge的第一结、InGaAs的第二结、Al(In)GaAs的第三结和AlInGaP的第四结。在这种情况下，铟的非均匀浓度分布可以被有利地应用到第二结的基极和/或第三结的基极和/或第四结的基极。
[0071]此外，本发明的概念不仅可以应用到包括基于包含铟的化合物的半导体材料的太阳能电池，也可以一般地应用到基于化合物(即，由多于一种元素的化合物形成)的所有半导体材料，其中带隙和晶格常数取决于化合物的至少一种元素相对于该化合物的至少另一种元素的浓度。在这些情况下，带隙被制成随着那个至少一种元素沿包括这种元素的层的深度的非均匀浓度分布而变化。
[0072]例如，本发明的概念可以应用到由属于至少两个不同族(例如，族III和V)的三种或更多种不同元素的化合物形成的半导体材料，例如，AlGaAs、GaAsSb、GalnAsSb、GaInAsP、GalnSb，或者如果属于同一族(例如，族IV)则也可以应用到由两种不同元素的化合物形成的半导体材料，例如SiGe。
[0073]此外，虽然在本说明书中只明确参考具有利用元素沿电池的结的至少一个基极的深度的非均匀浓度分布获得的可变带隙的太阳能电池，但是本发明的概念也可以应用到其中至少一个结的发射极具有利用不均匀的浓度分布形成其的化合物的元素的情况。在这种情况下，元素(例如，铟)的浓度被制成沿其深度(即，沿图1的X方向)从发射极的下部部分(例如，在发射极和可能的底层间隔层之间的界面处)中的第一值C’到在发射极的上部部分(例如在发射极和上层窗口层之间的界面处)中的第二值C”〈C’变化。利用这种类型的浓度分布，价带具有比与均匀浓度对应的价带的电子能量值高的电子能量值的部分。价带在发射极的最深区域中，即，对于低的X值，展示出较高电子能量值，并对于较高X值展示出较低值。因此，带隙具有沿X的不均匀分布，具有在发射极和下方间隔层之间的界面处的初始值E’和在发射极和下方窗口层之间的界面处的最终值E”>E’。优选地，带隙的初始值E’被设定为等于或大于在基极中的禁止带的最大值。
[0074]类似的考虑可以适用于沿基极的深度和沿发射极的深度都具有非均匀浓度分布的混合解决方案的情况。
[0075]自然地，为了满足局部和特定的需求，本领域技术人员可以对上述解决方案应用许多修改和变化。特别地，虽然本发明已经在一定程度上尤其参考其(一个或多个)优选实施例进行了描述，但是应该理解，形式和细节上的各种省略、替换和改变以及其它的实施例也是可能的;此外，作为设计选择的一般性问题，明确意图是结合本发明的任何公开实施例描述的特定元素和/或方法步骤可以被结合在任何其它实施例中。
【主权项】
1.一种包括至少一个结的单片光伏电池，其中所述至少一个结中的每个结包括由第一导电类型的掺杂半导体材料形成的基极和由与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体材料形成的发射极，所述发射极按照第一方向被堆叠在基极上，所述至少一个结中的至少一个结的基极和/或发射极的半导体材料是由至少第一元素和第二元素的化合物形成的半导体材料，其中基极和/或发射极的所述半导体材料的带隙和晶格常数取决于所述第一元素在所述化合物中相对于所述第二元素的浓度，其特征在于 第一元素在所述化合物中相对于第二元素的所述浓度沿所述第一方向不是均匀的，其在所述基极和/或发射极的下部部分处等于第一值并且在所述基极和/或发射极的上部部分处等于比第一值低的第二值，所述上部部分按照第一方向在所述下部部分的上方。2.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述浓度沿所述第一方向对应于非递增函数。3.如权利要求2所述的光伏电池，其中所述浓度沿所述第一方向对应于递减函数。4.如上述权利要求中的任何一项所述的光伏电池，还包括由具有第一晶格常数的另一种材料形成的基板，所述至少一个结按照第一方向被堆叠在所述基板上，第一元素的所述浓度使得所述至少一个结中的至少一个结的所述基极和/或发射极的半导体材料在所述基极和/或发射极沿第一方向具有比临界厚度小的厚度的部分中具有与第一晶格常数不同的第二晶格常数，所述临界厚度与第一和第二晶格常数之间的差成反比。5.如上述权利要求中的任何一项所述的光伏电池，其中: -所述至少一个结包括第一结、第二结和第三结，所述第二结按照第一方向被堆叠在第一结上并且所述第三结按照第一结被堆叠在第二结上，及 -所述至少一个结中的所述至少一个结是第二结。6.如上述权利要求中的任何一项所述的光伏电池，其中所述至少一个结中的至少一个结的所述基极和/或发射极的所述半导体材料由铟、镓和砷的化合物形成，所述第一元素是铟并且所述第二元素是镓。7.如权利要求6所述的光伏电池，其中: -所述第一浓度值使得化合物中的铟/镓比等于3-10%，及 -所述第二浓度值使得化合物中的铟/镓比等于0-2 %。8.一种用于制造包括至少一个结的光伏电池的方法，该方法包括: -产生利用第一导电类型的掺杂半导体材料形成基极和利用与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体材料形成发射极的所述至少一个结，所述发射极按照第一方向被堆叠在基极上，所述至少一个结中的至少一个结的基极和/或发射极的半导体材料是由至少第一元素和第二元素的化合物形成的半导体材料，其中基极和/或发射极的所述半导体材料的带隙和晶格常数取决于所述第一元素在所述化合物中相对于所述第二元素的浓度，其特征在于 形成所述至少一个结中的至少一个结的基极和/或发射极的步骤包括: -外延生长所述基极和/或发射极，以使得所述第一元素在所述化合物中相对于第二元素的所述浓度沿所述第一方向不是均匀的，其在所述基极和/或发射极的下部部分处等于第一值并且在所述基极和/或发射极的上部部分处等于比第一值低的第二值，所述上部部分按照第一方向在所述下部部分的上方。
【专利摘要】建议了一种单片光伏电池。所述电池包括至少一个结。所述至少一个结中的每个结包括由第一导电类型的掺杂半导体材料形成的基极和由与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体材料形成的发射极。所述发射极按照第一方向被堆叠在基极上。所述至少一个结中的至少一个结的基极和/或发射极的半导体材料是由至少一种第一元素和第二元素的化合物形成的半导体材料。基极和/或发射极的所述半导体材料的带隙和晶格常数取决于所述第一元素在所述化合物中相对于所述第二元素的浓度。第一元素在所述化合物中相对于第二元素的所述浓度沿所述第一方向不是均匀的，其在所述基极和/或发射极的下部部分处等于第一值并且在所述基极和/或发射极的上部部分处等于比第一值低的第二值。所述上部部分按照第一方向在所述下部部分的上方。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0725
【公开号】CN105474413
【申请号】CN201480043319
【发明人】R·坎佩萨图, G·戈里
【申请人】试验电工中心意大利风信子接收股份公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年7月28日
【公告号】EP3028314A1, US20160190376, WO2015014788A1