观察到这对光线通过上层的InAlAsP子电池(300 )以及减少结间少子扩散起到有利的作用，在实验中我们使用了 n++ InGaP/p++ InGaAsP异质结隧穿二极管，这在最大程度上提高了电池的光电流效率，当然至于外延生长的多结II1- V族光伏电池,隧穿二极管的厚度是十分重要和敏感的，当选择n++ InGaP/p++ InGaAsP异质结隧穿二极管作为本体系多结光伏电池InAlAsP与InGaAs子电池之间的隧穿二极管(005)时，实验优化的n++ InGaP/p++ InGaAsP异质结隧穿二极管(005)的总厚度为30-45纳米。
[0018]接下来将重点介绍本实用新型InAlAsP/InGaAs/Ge三结光伏电池的二阶凸起结构。首先本实用新型InAlAsP/InGaAs/Ge三结光伏电池的二阶凸起结构(a，b)是建立在二阶凸起结构的Ge衬底上的，各子电池及其他功能层依次覆盖于该Ge衬底上。
[0019]特别要注意的是本实用新型的二阶凸起结构中的第一阶凸起(b)以及第二阶凸起Ca)的侧面为斜面B，A ;这样设置的目的是由于:
[0020]如图3那样的二阶凸起结构的第一阶凸起(bl)以及第二阶凸起(al)基本上是垂直的，这样能够最大化的对照射到电池表面的太阳光形成限域作用，例如入射光线以一定角度照射到光伏电池表面时，首先在第二阶凸起结构(al)的表面被电池吸收一部分，未被吸收的照射到第二凸起结构(al)侧面的一部分反射到第一阶凸块(bl)的表面并被第一阶凸块(bl)吸收，而未被第一阶凸块结构(bl)表面吸收的光线一部分又会反射到二阶凸块结构(al)之间的电池表面上。如此这般，使得原本只能对照射到电池上表面的光线进行利用，通过二阶凸起结构不紧能能利用照射到上表面的光线，还能够通过侧面的反射多利用照射到侧边的光线，这部分光线就是增加的额外光线，某种程度上，该结构把光线进行了体系化的利用，因此对太阳入射光线能够达到最大化的利用。更值得注意的是，从二阶凸块结构之间的电池表面反射出来的光线又会射向第一阶凸块结构的表面和/或第二阶凸块结构的表面，如此光伏光线被最大化地限域在具有二阶凸块结构的光伏电池的表面，电池对太阳光线的利用得到极大提高。
[0021]从上述的分析可知，具有垂直侧面的凸起结构对太阳光的利用是最优化的，然而，在形成实用化的电池过程中，是通过外延技术形成的，外延技术对垂直侧面的沉积往往是不理想的，例如对于外延各电池的活性层时，会在折角处C形成应力集中，这会严重影响电池整体的性能；同时，在垂直侧面的外延时经常会出现厚度不均，甚至局部未沉积的现象，这也是影响电池性能的制约因数，外延技术对平坦的表面具有良好的沉积质量。
[0022]基于上述的考虑，设置本实用新型的二阶凸起结构中的第一阶凸起(b)以及第二阶凸起(a)的侧面为斜面B，A;该斜面的倾角，即斜面与水平面之间的夹角为48-65度，如此的倾角设置是平衡光线利用率与外延沉积质量之间的关系，使得有利因数与制约因数之间的平衡以取得最佳的效果；进一步地，第一阶凸起(b)的侧面倾角与第二阶凸起(b)的侧面倾角可以不同，更具体的若采用正装生长本电池，则第一阶凸起(b)的侧面倾角要大于第一阶凸起(b)的侧面倾角；若采用倒装生长本电池，则第一阶凸起(b)的侧面倾角要小于第一阶凸起(b)的侧面倾角，这是由于外延沉积对距离越远的斜面沉积质量会越低。
[0023]对于该二阶凸起结构的其他参数的设置如下:从第二阶凸起(b)的顶面到Ge衬底的底面厚度dl约为300-400um，第一阶凸起(b)的顶部到第一阶凸起(b)的底面d2优选为50~80um,即第一阶凸起(b)的高度d2为50?80um ;第二阶凸起(a)的顶部到第一阶凸起Ca)的顶部之间的厚度d3至少大于第一阶凸起(b)的高度d2的两倍，优选为150~200um，即第二阶凸起(a)的高度d3优选为150~200um ;每两个二阶凸起结构之间的间隔小于第一阶凸起(b)的高度；每个二阶凸起结构的宽度优选为150~200um。通过上述参数能够更优化限领作用，如果第二阶凸起的高度小于第一阶凸起的高度或是二阶凸起结构之间的间隔太大都不会对太阳光线起到限域作用或是会极大消弱限域作用。
[0024]通过上述具体实施例的描述，已经很全面地揭示了本实用新型的构思，本领域技术人员应当能够了解本实用新型的优点之处；对于本申请的理解不应当限制在上述实施例中，与本实用新型精神一致的明显变形的实施方式也应当属于本实用新型的构思。
【主权项】
1.一种具有斜面的多子结化合物光伏电池，包括Ge子电池、InGaAs子电池、InAlAsP子电池，其特征在于所述多子结化合物光伏电池具有倾斜的斜面。
2.如权利要求1所述的具有斜面的多子结化合物光伏电池，该多子结化合物光伏电池具体包括:Ge衬底；Ge子电池,位于Ge衬底上；InGaAs子电池,位于Ge子电池上；InAlAsP子电池，位于InGaAs子电池上；在所述Ge衬底与Ge子电池之间包括n++Ge接触层以及n++Ge接触层之上的背场层；在InAlAsP子电池上为窗口层，窗口层上为p++接触层；Ge子电池与InGaAs子电池，InGaAs子电池与InAlAsP子电池之前具有晶格匹配的n++/p++遂穿二极管。
3.如权利要求1或2任一项所述的具有斜面的多子结化合物光伏电池，所述光伏电池上部光照面形状为连续的二阶凸起结构，每一个二阶凸起结构具有第一阶凸起和第二阶凸起，其中第二阶凸起从第一阶凸起的上表面向上凸起。
4.如权利要求3所述的具有斜面的多子结化合物光伏电池，所述倾斜的斜面为第一阶凸起和第二阶凸起的斜面，并且该斜面的倾角为48-65度。
5.如权利要求2或4任一项所述的具有斜面的多子结化合物光伏电池，所述Ge子电池在远离衬底的方向上依次包括η Ge基区，p+Ge发射区，并具有0.66ev左右的带隙；所述InGaAs子电池在远离衬底方向上依次包括n InGaAs基区,p+InGaAs发射区，并具有1.40ev左右的带隙；所诉InAlAsP子电池在远离衬底方向上依次包括n InAlAsP基区，p+InAlAsP发射区，并具有1.90ev左右的带隙。
6.如权利要求4所述的光伏具有斜面的多子结化合物光伏电池，从第二阶凸起的顶面到Ge衬底的底面厚度为300?400um，第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度为50?SOum ;并且第二阶凸起的顶部到第一阶凸起的顶部的厚度至少大于第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度的两倍；每两个二阶凸起结构之间的间隔小于第一阶凸起的顶部到第一阶凸起底面的厚度。
7.如权利要求2所述的具有斜面的多子结化合物光伏光伏电池，所述晶格匹配的η++/P++隧穿二极管为异质结隧穿二极管。
8.如权利要求7所述的具有斜面的多子结化合物光伏光伏电池，所述晶格匹配的η++/P++隧穿二极管为n++InGaP/p++InGaAsP异质结隧穿二极管；其总厚度为30-45纳米。
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有斜面的多子结化合物光伏电池，具体为具有斜面的InAlAsP/InGaAs/Ge三子结化合物光伏电池；本三子结化合物光伏电池具有连续的二阶凸起结构，包括具有斜面的第一阶凸起和包括斜面的第二阶凸起，第一阶凸起和第二阶凸起的斜面倾角为45-60度，若采用正装生长本电池，则第一阶凸起的斜面倾角要大于第一阶凸起的斜面倾角；若采用倒装生长本电池，则第一阶凸起的斜面倾角要小于第一阶凸起的斜面倾角，本三子结Ⅲ-Ⅴ族化合物光伏电池对自然光线具有有效的限域作用并且能够提高制备质量。
【IPC分类】H01L31-0725, H01L31-0352
【公开号】CN204289475
【申请号】CN201420586089
【发明人】司红康, 马梅, 谢发忠
【申请人】六安市大宇高分子材料有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年10月11日