一种多结太阳能电池及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池，更具体地说，涉及一种多结太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、激光无线能量传播利用激光发射模块，先将电能转变为激光，然后通过激光聚焦模块集中校准后进行发射传送，可以通过空气、光纤或其他介质传输激光，最后在接收端利用激光光电转换电池，将激光转化为电能；激光无线能量传播所需要的设备、质量和体积都要远小于微波传播装置，其用于传播能量的激光具有方向性好、单色性好、能量集中等优点，所以在人造飞行器、卫星群、航天等领域都受到关注，激光无线能量传播在中远距离传输方面具有重要应用前景。

2、为了获得更高的输出电压，现有技术采用将多个pn结电池串联来实现，通过采用外延叠层的方案，在多个pn结电池之间插入隧穿结，实现多个pn结电池的串联，可以优先避免芯片间互连的面积增大和电隔离槽不发电的问题；由于低串联电阻可以使得激光光伏电池在高激光强度下获得高光电转换效率，现有技术通常采用增加激光光伏电池的发射区厚度来实现，但是发射区厚度太厚又会影响少子的收集效率，进而影响光电转换效率。

3、因此，如何提高多结太阳能电池的光电转换效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种多结太阳能电池及其制备方法，能够提高多结太阳能电池的光电转换效率，其技术方案如下：

2、本发明提供了一种多结太阳能电池，所述多结太阳能电池包括：

3、衬底；

4、在第一方向上依次位于所述衬底一侧的n个子电池，每个所述子电池都包括在所述第一方向上依次叠层设置的背场层、基区、发射区和窗口层，n≥1，且n为正整数，所述第一方向垂直于所述衬底所在平面，且由所述衬底指向所述子电池；

5、n个所述子电池在所述第一方向上依次为第一子电池至第n子电池，所述第n子电池的窗口层为电流扩展层，所述电流扩展层包括在所述第一方向上依次叠层设置的所述第一子电流扩展层和所述第二子电流扩展层，所述第一子电流扩展层的厚度小于所述第二子电流扩展层的厚度，所述第一子电流扩展层的掺杂浓度大于所述第二子电流扩展层的掺杂浓度，所述第一子电流扩展层的带隙大于等于所述第二子电流扩展层的带隙。

6、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述电流扩展层的厚度的取值范围为200nm-2000nm，所述第一子电流扩展层的厚度的取值范围为20nm-50nm，所述第二子电流扩展层的厚度的取值范围为180nm-1950nm。

7、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述第一子电流扩展层的掺杂浓度的取值范围为5e18cm-3-1e20cm-3，所述第二子电流扩展层的掺杂浓度的取值范围为1e18cm-3-1e19cm-3。

8、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述衬底为ge衬底或gaas衬底。

9、优选的，在上述多结太阳能电池中，当n≥2时，所述多结太阳能电池还包括：位于任意相邻两个所述子电池之间的隧穿结。

10、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述隧穿结包括：在垂直于所述衬底所在平面的方向上，依次叠层设置的n型algaas层和p型algaas层。

11、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述n型algaas层为掺杂si的n型algaas层，所述p型algaas层为掺杂c的p型algaas层。

12、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述n型algaas层的厚度的取值范围为15nm-25nm，所述p型algaas层的厚度的取值范围为15nm-25nm。

13、优选的，在上述多结太阳能电池中，所述多结太阳能电池还包括：

14、位于所述第一子电池面向所述衬底一侧的gaas缓冲层；

15、位于所述第n子电池背离所述衬底一侧的欧姆接触层。

16、本发明还提供了一种多结太阳能电池的制备方法，所述多结太阳能电池的制备方法用于制备上述所述的多结太阳能电池，所述多结太阳能电池的制备方法包括：

17、提供一衬底；

18、在第一方向上依次在所述衬底的一侧形成n个子电池，每个所述子电池都包括在所述第一方向上依次叠层设置的背场层、基区、发射区和窗口层，n≥1，且n为正整数，所述第一方向垂直于所述衬底所在平面，且由所述衬底指向所述子电池；

19、其中，n个所述子电池在所述第一方向上依次为第一子电池至第n子电池，所述第n子电池的窗口层为电流扩展层，所述电流扩展层包括在所述第一方向上依次叠层设置的第一子电流扩展层和第二子电流扩展层，所述第一子电流扩展层的厚度小于所述第二子电流扩展层的厚度，所述第一子电流扩展层的掺杂浓度大于所述第二子电流扩展层的掺杂浓度，所述第一子电流扩展层的带隙大于等于所述第二子电流扩展层的带隙。

20、相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

21、本发明提供的一种多结太阳能电池及其制备方法，所述多结太阳能电池包括：衬底，以及依次位于所述衬底一侧的n个子电池，每个所述子电池都包括在第一方向上依次叠层设置的背场层、基区、发射区和窗口层，n个所述子电池在所述第一方向上依次为第一子电池至第n子电池，所述第n子电池的窗口层为电流扩展层，所述电流扩展层包括在第一方向上依次叠层设置的第一子电流扩展层和第二子电流扩展层，第一子电流扩展层的厚度小于第二子电流扩展层的厚度，第一子电流扩展层的掺杂浓度大于第二子电流扩展层的掺杂浓度，所述第一子电流扩展层的带隙大于等于所述第二子电流扩展层的带隙；由于第一子电流扩展层的掺杂浓度高，可以形成高的少子势垒，改善少子复合，第二子电流扩展层的掺杂浓度低，可以减小高掺杂导致的吸光效应，提高光电转换效率；并且第二子电流扩展层的厚度较厚，可以减小电阻，第一子电流扩展层的厚度较薄，可以减小高掺杂导致的吸光效应；由于设置的两层子电流扩展层具有不吸光且足够厚的特点，因此可以减小电阻，使得多结太阳能电池在高强度下获得高光电转换效率，无需改变发射区的厚度，可以允许发射区厚度设计较薄，以获得足够的少子扩散长度和高电流，进而提高多结太阳能电池的光电转换效率。

技术特征：

1.一种多结太阳能电池，其特征在于，所述多结太阳能电池包括：

2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述电流扩展层的厚度的取值范围为200nm-2000nm，所述第一子电流扩展层的厚度的取值范围为20nm-50nm，所述第二子电流扩展层的厚度的取值范围为180nm-1950nm。

3.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述第一子电流扩展层的掺杂浓度的取值范围为5e18cm-3-1e20cm-3，所述第二子电流扩展层的掺杂浓度的取值范围为1e18cm-3-1e19cm-3。

4.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述衬底为ge衬底或gaas衬底。

5.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，当n≥2时，所述多结太阳能电池还包括：位于任意相邻两个所述子电池之间的隧穿结。

6.根据权利要求5所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述隧穿结包括：在垂直于所述衬底所在平面的方向上，依次叠层设置的n型algaas层和p型algaas层。

7.根据权利要求6所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述n型algaas层为掺杂si的n型algaas层，所述p型algaas层为掺杂c的p型algaas层。

8.根据权利要求6所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述n型algaas层的厚度的取值范围为15nm-25nm，所述p型algaas层的厚度的取值范围为15nm-25nm。

9.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其特征在于，所述多结太阳能电池还包括：

10.一种多结太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述多结太阳能电池的制备方法用于制备权利要求1-9任一项所述的多结太阳能电池，所述多结太阳能电池的制备方法包括：

技术总结
本发明提供了一种多结太阳能电池及其制备方法，该多结太阳能电池最远离衬底的第N子电池的窗口层为电流扩展层，该电流扩展层包括在第一方向上依次叠层设置的第一子电流扩展层和第二子电流扩展层；第一子电流扩展层的掺杂浓度高，可以形成高的少子势垒，改善少子复合，第二子电流扩展层的掺杂浓度低，可以减小高掺杂导致的吸光效应；第二子电流扩展层的厚度较厚，可以减小电阻，第一子电流扩展层的厚度较薄，可以减小高掺杂导致的吸光效应；基于设置的两层子电流扩展层，可以减小电阻，使得多结太阳能电池获得高光电转换效率，无需改变发射区的厚度，允许发射区厚度设计较薄，以获得足够的少子扩散长度和高电流，进一步提高光电转换效率。

技术研发人员：吴真龙,孙敬伍,周富强
受保护的技术使用者：扬州乾照光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27