择p型AlGaInP背场 层）；其中，所述GaInxPpx子电池中，X值在0.5?0.65区间内，对应Gain材料带隙在 I. 85eV?2. 05eV区间内，而在本实施例中，X值取0. 59,对应GaInxPh材料带隙在I. 95eV 左右，晶格常数约为5. 62。
[0020] 所述GaAsxPh子电池的内部结构从上至下依次包括有晶格匹配的n型GaInP窗口 层，n型GaInP或GaAsxPh发射区（在本实施例中，具体选择n型GaInP)，p型GaAsJh基 区，p型GaInP背场层；其中，所述GaInxP^子电池中，X值在0. 85?1区间内，对应GaAs 材料带隙在I. 42eV?I. 6eV区间内，而在本实施例中，X值取0. 85,对应GaAsxPpx材料带 隙在I. 59eV左右，晶格常数约为5. 62,与GaInxPpx子电池晶格匹配。
[0021] 所述GaAsxPh组分渐变缓冲层，从上往下其X值在1?0区间渐变，对应的晶格常 数从与GaAsxPh匹配渐变为与Si匹配，亦即是在5.65?5.43A区间的渐变，在渐变完成后 保持X= 0生长2um的GaP，作为Si子电池的窗口层，并起到成核过渡作用。
[0022] 所述SixGei_x组分渐变缓冲层，从上往下其X值在1?0区间渐变，对应的晶格常 数从与GaAsxP^匹配渐变为与Si匹配，亦即是在5.43?5.65/\区间的渐变。
[0023] 所述Ge子电池从上到下依次包括有窗口层、n型层、P型层、背场层。
[0024] 下面为本实施例上述双面生长的硅基四结太阳电池的具体制备过程，其情况如 下：
[0025] 首先，对一个双面抛光的4英寸p型Si单晶片进行正面P扩散，形成n型层，初 步形成Si子电池；然后采用金属有机化学气相沉积技术（MOCVD)或分子束外延生长技术 (MBE)在作为衬底的Si子电池的上表面依次生长GaAsxPh组分渐变缓冲层、第二隧道结、 GaAsxPh子电池、第三隧道结和Gain子电池；最后将衬底翻转180°，再在作为衬底的 Si子电池的下表面依次生长SixGei_x组分渐变缓冲层和Ge子电池，即可完成双面生长的硅 基四结太阳电池的制备。
[0026] 综上所述，本实用新型利用Si衬底制备级联的四结电池，并引入组分渐变缓冲 层，在Si衬底之上设置有GaInxPh和GaAsxPh子电池，在Si衬底之下设置带隙约0. 67eV 的Ge子电池，最终可得到带隙结构在1. 95/1. 5/1. 12/0. 67eV左右的GaInxP1VGaAsxP1V Si/Ge四结电池，这样不仅可满足太阳光谱下的四结电池最佳带隙组合，有望得到较高的电 池效率，还可显著降低电池的制造成本，为高效率电池的广泛应用创造了条件，值得推广。
[0027] 以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的 实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围 内。
【主权项】
1. 一种双面生长的娃基四结太阳电池，包括作为衬底的Si子电池，其特征在于：在所 述Si子电池的上表面按照层状叠加结构从上至下依次设置有GaInJVy子电池、GaAsJVy子 电池、GaAsJVy组分渐变缓冲层；在所述Si子电池的下表面按照层状叠加结构从上至下依 次设置有SiyGei_迎分渐变缓冲层和Ge子电池；其中，所述Gain JVy子电池和GaAs JVy子 电池之间通过第S隧道结连接，所述GaAsJV,子电池和Si子电池之间通过位于GaAs 迎 分渐变缓冲层之上的第二隧道结连接，所述Si子电池和Ge子电池之间通过位于Si,Gei_，组 分渐变缓冲层之上的第一隧道结连接；所述GaInJVy子电池和GaAs 子电池晶格匹配。
2. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述 GaInJV,子电池的内部结构从上至下依次包括有晶格匹配的n型AlGalnP或A1 InP窗口层， n型GaInJVx发射区，P型Gain 基区，P型AlGalnP或AllnP背场层；其中，所述Gain JVx 子电池中，X值在0. 5?0. 65区间内，对应GaInJVx材料带隙在1. 85eV?2. 05eV区间内。
3. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述 GaAsJVy子电池的内部结构从上至下依次包括有晶格匹配的n型GalnP窗口层，n型GalnP 或GaAsJVx发射区，P型GaAs 基区，P型GalnP背场层；其中，所述Gain JVx子电池中， X值在0. 85?1区间内，对应GaAsJVx材料带隙在1. 42eV?1. 6eV区间内。
4. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述 GaAsJVy组分渐变缓冲层，从上往下其X值在1?0区间渐变，对应的晶格常数从与 GaAsJV,匹配渐变为与Si匹配，亦即是在5.65?5.43A区间的渐变。
5. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述 SiyGei_，组分渐变缓冲层，从上往下其X值在1?0区间渐变，对应的晶格常数从与GaAs 匹配渐变为与Si匹配，亦即是在5.43?5.65A区间的渐变。
6. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述Si子 电池从上到下依次包括有窗口层、n型P扩散层、P型层、背场层。
7. 根据权利要求1所述的一种双面生长的娃基四结太阳电池，其特征在于：所述Ge子 电池从上到下依次包括有窗口层、n型层、P型层、背场层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双面生长的硅基四结太阳电池，包括作为衬底的Si子电池，位于衬底上表面的GaAsxP1-x、GaInxP1-x子电池，以及位于衬底下表面的Ge子电池，所述GaAsxP1-x和GaInxP1-x子电池通过GaAsxP1-x组分渐变缓冲层与Si子电池连接，所述Ge子电池通过SixGe1-x组分渐变缓冲层与Si子电池连接，所述GaInxP1-x和GaAsxP1-x子电池之间、GaAsxP1-x子电池和Si子电池之间、Si子电池与Ge子电池之间通过隧穿结连接。本实用新型利用Si衬底制备级联的四结电池，带隙组合在1.95/1.5/1.12/0.67eV左右，可以在降低成本的同时，提高该电池的光电转换效率。
【IPC分类】H01L31-02, H01L31-04, H01L31-0304
【公开号】CN204315590
【申请号】CN201420746162
【发明人】陈丙振, 张小宾, 王雷, 潘旭, 张露, 张杨, 杨翠柏
【申请人】瑞德兴阳新能源技术有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月28日