一种含有ii型异质结窗口层的太阳电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有II型异质结窗口层的太阳电池，该太阳电池，采用能与发射区材料形成II型异质结的半导体材料作为宽带隙太阳电池的窗口层。窗口层采用n型的GaAsP，窗口层厚度为10~50nm。发射区采用n型AlGaInP，发射区厚度为40~100nm。本发明提供的含有II型异质结窗口层的太阳电池，能解决超宽带隙太阳电池中的窗口层材料选择问题，为多结高效太阳电池的研制提高了保障。
【专利说明】—种含有M型异质结窗口层的太阳电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳电池，具体地，涉及一种含有II型异质结窗口层的太阳电池。
【背景技术】
[0002]太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是当前利用绿色能源的最有效方式之一。II1-V族半导体太阳电池相较于传统的硅太阳电池，其转换效率高、抗辐照能力强、温度特性好等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，已在航天领域得到广泛应用。随着化合物半导体生长技术(如金属有机化合物汽相外延——M0CVD)的不断进步，II1-V族太阳电池的效率得到了很大提高，多结太阳电池效率已经超过34%。如何进一步提升II1-V族太阳电池的转换效率成为当前研究热点。窗口层的引入在发射区表面形成了良好的钝化界面，提高了短路电流密度，同时提高了开路电压，并且窗口层需要选择带隙大于发射区的材料。当前为了提高太阳电池转换效率，人们把目光瞄准了超高带隙半导体，随之而来的问题是难以找到合适的带隙更宽的材料作为窗口层。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种异质结太阳电池，选用能与发射区材料形成II型异质结的半导体材料作为宽带隙太阳电池的窗口层，防止在界面处形成载流子输运的势垒。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供了一种含有II型异质结窗口层的太阳电池，其中，该太阳电池采用能与发射区材料形成II型异质结的半导体材料作为宽带隙太阳电池的窗口层，窗口层厚度为l(T50nm，发射区厚度为4(Tl00nm。
[0005]上述的含有II型异质结窗口层的太阳电池，其中，所述的窗口层采用η型的GaAsP0
[0006]上述的含有II型异质结窗口层的太阳电池，其中，所述的发射区采用η型AlGaInP0
[0007]本发明提供的含有II型异质结窗口层的太阳电池具有以下优点:
本发明采用的结构能解决超宽带隙太阳电池中的窗口层材料选择问题，为多结高效太阳电池的研制提高了保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的含有II型异质结窗口层的太阳电池的实施例1结构示意图。
[0009]图2为I型异质结示意图。
[0010]图3为II型异质结示意图。
[0011]图4为传统太阳电池中窗口层与发射区形成的I型异质结能带图。
[0012]图5为超宽带隙太阳电池中所需的II型异质结能带图。【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步地说明。
[0014]本发明提供的含有II型异质结窗口层的太阳电池，采用能与发射区材料形成II型异质结的半导体材料作为宽带隙太阳电池的窗口层。
[0015]窗口层采用η型的GaAsP (磷砷镓)，窗口层厚度为l(T50nm。
[0016]发射区采用η型AlGaInP (铝镓铟磷)，发射区厚度为4(Tl00nm。
[0017]实施例1
如图1所示，以单结太阳电池为例，本发明的异质结太阳电池包括GaAs (砷化镓)缓冲层1，AlGaInP背场2，AlGaInP有源层3，AlGaInP发射区4，GaAsP窗口层5，GaAs帽子层6。窗口层厚度为40nm,发射区厚度为80nm。该结构米用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备在η型GaAs衬底上生长。
[0018]传统的窗口层一般选用带隙比发射区材料带隙稍大的材料作为窗口层，一来不会吸收可利用的光照，二来对发射区形成了良好的钝化作用。少数载流子在发射区与窗口层界面处的传输主要基于量子隧穿作用。当发射区材料的带隙越来越大时，选择符合以上条件的材料作为窗口层变得越来越困难。根据组成异质结的两种材料的能带匹配情况，可以把异质结分为两类，图2所示为I型，即带隙较小材料的导带底和价带顶均位于较大带隙材料的禁带内；图3为II型，即带隙较小材料的导带底位于带隙较大材料的禁带内，而价带顶位于禁带之下。当前太阳电池中窗口层与发射区形成的异质结大都是I型结构，形成的能带结构如图4所示，电子在导带处通过隧穿效应传输，空穴在价带处通过扩散作用传输。当发射区材料的带隙增大时，要实现窗口层的功能就需要采用II型异质结结构了。II型异质结能带图如图5所示，从图中可以看出，在这种结构的异质结中，电子在导带处通过扩散作用传输，空穴在价带处也是通过扩散作用传输，异质结界面处不存在势垒，从而有利于载流子的输运。
[0019]本发明提供的含有II型异质结窗口层的太阳电池，能解决超宽带隙太阳电池中的窗口层材料选择问题，为多结高效太阳电池的研制提高了保障。
[0020]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种含有II型异质结窗口层的太阳电池，其特征在于，该太阳电池采用能与发射区材料形成II型异质结的半导体材料作为宽带隙太阳电池的窗口层，窗口层厚度为l(T50nm，发射区厚度为4(Tl00nm。
2.如权利要求1所述的含有II型异质结窗口层的太阳电池，其特征在于，所述的窗口层米用η型的GaAsP。
3.如权利要求1所述的含有II型异质结窗口层的太阳电池，其特征在于，所述的发射区采用η型AlGalnP。
【文档编号】H01L31/072GK103633181SQ201310614613
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】陆宏波, 张玮, 周大勇, 李欣益, 孙利杰, 陈开建 申请人:上海空间电源研究所