一种带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池的制作方法

本发明涉及太阳能电池，具体说，是一种带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池。

背景技术：

1、反向三结太阳电池，gainp/gaas/ingaas具有柔性、可赋形、高重量比功率等优点，在无人机等临近空间飞行器中得到广泛应用。在外延生长过程中，1.0ev的ingaas晶格常数显著高于gainp和gaas，一方面需要外延生长较厚的渐变缓冲层来控制位错，另一方面外延后的晶圆具有较大的翘曲，对电池成品率产生影响。特别是当形成薄膜电池器件后，外延内应力会造成电池的翘曲。因此，需要探索一种降低内应力，减少外延层翘曲的结构。

2、现有技术cn201910219851.8，公开提供一种galnp/gaas/ingaas三结薄膜太阳电池，包括按光入射方向依次布置的galnp顶电池、gaas中电池和ingaas底电池；其中，所述galnp顶电池与gaas中电池布置有第一隧穿结；所述gaas中电池和ingaas底电池之间依次设置有第二隧穿结和晶格渐变缓冲层(crystalgradedbuffer，cgb)。所述galnp顶电池、gaas中电池和ingaas底电池均采用np+异质结结构，相比传统采用n+p结构的galnp/gaas/ingaas三结薄膜太阳电池，可减少galnp顶电池表面金属栅线面积，降低cgb中缺陷对ingaas底电池pn结区材料质量的影响，有效提高电池的短路电流(jsc)和开路电压(voc)，从而具有更高的转换效率。但是，上述结构的太阳电池，单层晶格渐变缓冲层降低翘曲能力有限。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，可以降低电池的翘曲、提高器件工艺成品率。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种反向生长三结叠层深结太阳电池，由底层向顶层按生长方向依次包括：gaas衬底、gaas缓冲层、gainp阻挡层、gaas接触层、(alhga1-h)0.5in0.5p子电池、第一隧道结、gaas子电池、第二隧道结、晶格渐变缓冲层、ga1-xinxas子电池、翘曲控制层、帽层；翘曲控制层位于反向三结电池后端，为alagabincas，其中a+b+c＝1，in的组分c从初始层至目标渐变层从x渐变到y，y<x，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-5000nm。

3、所述gainp阻挡层为n型掺杂的ga0.5in0.5p阻挡层，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为50nm～500nm。

4、所述gaas接触层为n型掺杂的gaas接触层，掺杂浓度为1×1018-1×1021cm-3，厚度范围为50nm-500nm。

5、所述gaas子电池包括n型掺杂的n-ga0.5in0.5p发射区和p型掺杂的p-gaas基区。

6、所述第一隧道结包括n型掺杂的n+-(alhga1-h)0.5in0.5p层和p型掺杂的p+-alyga1-yas层，其中0≤h≤0.3和0.1≤y≤0.5，n+-(alhga1-h)0.5in0.5p层和p+-alyga1-yas层中掺杂浓度均为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围均为1-100nm。

7、所述第二隧道结，包括n型掺杂的n+-gaas层和p型掺杂的p+-alyga1-yas层，其中0.1≤y≤0.5，n+-gaas层和p+-alyga1-yas层掺杂浓度均为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围均为1-100nm。

8、所述晶格渐变缓冲层为alagabincas，其中a+b+c＝1，in的组分c从初始层至目标渐变层从0渐变到x，使用n型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-5000nm。

9、所述帽层为p型掺杂的p+-ga1-xinxas层，其中0.1≤x≤0.5，掺杂浓度为1×1018～1×1021cm-3，厚度范围为50nm～500nm。

10、所述(alhga1-h)ga0.5in0.5p子电池包括n型掺杂的n-(alhga1-h)0.5in0.5p发射区和p型掺杂的p-(alhga1-h)0.5in0.5p基区，其中0≤h≤0.3，所述n-(alhga1-h)00.5in0.5p发射区和p-(alhga1-h)0.5in0.5p基区掺杂浓度均为1×1016～1×1019cm-3，厚度范围均为10nm～1000nm；所述ga1-xinxas子电池包括n型掺杂的n-ga1-xinxas发射区层和p型掺杂的p-ga1-xinxas基区层，其中0.1≤x≤0.5和0.5≤z≤1，所述ga1-xinxas子电池中发射区层和基区层的掺杂浓度均为1×1016～1×1019cm-3，厚度范围均为30nm～3000nm。

11、所述n型掺杂的掺杂剂为si、se或te，p型掺杂的掺杂剂为zn、mg或c。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)本发明的太阳电池，可以降低电池的翘曲，减少外延层的内应力。

14、(2)外延层翘曲减小，提高器件匀胶、腐蚀等工艺均匀性，提高器件工艺成品率。

15、(3)采用外延翘曲层后，最终电池样品翘曲减小，有利于后续太阳电池的组合和封装。

技术特征：

1.一种带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，其特征在于，由底层向顶层按生长方向依次包括：gaas衬底、gaas缓冲层、gainp阻挡层、gaas接触层、(alhga1-h)0.5in0.5p子电池、第一隧道结、gaas子电池、第二隧道结、晶格渐变缓冲层、ga1-xinxas子电池、翘曲控制层、帽层；翘曲控制层位于反向三结电池后端，为alagabincas，其中a+b+c＝1，in的组分c从初始层至目标渐变层从x渐变到y，y<x，使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-5000nm。

2.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述gainp阻挡层为n型掺杂的ga0.5in0.5p阻挡层，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为50nm～500nm。

3.根据权利要求1所述反向生长三结叠层深结太阳电池，其特征在于，所述gaas接触层为n型掺杂的gaas接触层，掺杂浓度为1×1018-1×1021cm-3，厚度范围为50nm-500nm。

4.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述gaas子电池包括n型掺杂的n-ga0.5in0.5p发射区和p型掺杂的p-gaas基区。

5.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述第一隧道结包括n型掺杂的n+-(alhga1-h)0.5in0.5p层和p型掺杂的p+-alyga1-yas层，其中0≤h≤0.3和0.1≤y≤0.5，n+-(alhga1-h)0.5in0.5p层和p+-alyga1-yas层中掺杂浓度均为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围均为1-100nm。

6.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述第二隧道结，包括n型掺杂的n+-gaas层和p型掺杂的p+-alyga1-yas层，其中0.1≤y≤0.5，n+-gaas层和p+-alyga1-yas层掺杂浓度均为1×1019-1×1021cm-3，厚度范围均为1-100nm。

7.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述晶格渐变缓冲层为alagabincas，其中a+b+c＝1，in的组分c从初始层至目标渐变层从0渐变到x，使用n型掺杂剂，掺杂浓度为1×1017-1×1019cm-3，厚度范围为1000-5000nm。

8.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述帽层为p型掺杂的p+-ga1-xinxas层，其中0.1≤x≤0.5，掺杂浓度为1×1018～1×1021cm-3，厚度范围为50nm～500nm。

9.根据权利要求1所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，，其特征在于，所述(alhga1-h)ga0.5in0.5p子电池包括n型掺杂的n-(alhga1-h)0.5in0.5p发射区和p型掺杂的p-(alhga1-h)0.5in0.5p基区，其中0≤h≤0.3，所述n-(alhga1-h)0.5in0.5p发射区和p-(alhga1-h)0.5in0.5p基区掺杂浓度均为1×1016～1×1019cm-3，厚度范围均为10nm～1000nm；所述ga1-xinxas子电池包括n型掺杂的n-ga1-xinxas发射区层和p型掺杂的p-ga1-xinxas基区层，其中0.1≤x≤0.5和0.5≤z≤1，所述ga1-xinxas子电池中发射区层和基区层的掺杂浓度均为1×1016～1×1019cm-3，厚度范围均为30nm～3000nm。

10.根据权利要求2、3、5、6或8所述带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，其特征在于，所述n型掺杂的掺杂剂为si、se或te，p型掺杂的掺杂剂为zn、mg或c。

技术总结
本发明公开了一种带有翘曲控制层的反向生长三结太阳电池，属于太阳能电池技术领域，在反向三结电池的底部生长翘曲控制层用于进行应力补偿。在反向三结电池后端增加翘曲控制层，为Al<subgt;a</subgt;Ga<subgt;b</subgt;In<subgt;c</subgt;As，(a+b+c＝1)。其中In的组分c从初始层至目标渐变层从x渐变到y，y<x。使用p型掺杂剂，掺杂浓度为1×10<supgt;17</supgt;‑1×10<supgt;19</supgt;cm<supgt;‑3</supgt;，厚度范围为1000‑5000nm。通过上述结构，可以降低电池的翘曲、提高器件工艺成品率。

技术研发人员：刘如彬,郭宏亮,张启明,张恒,姚立勇,薛超,杨亦桐,黄洪昌
受保护的技术使用者：中电科蓝天科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15