5 ?Iym p ?GaInP 基区、0.03 ?0.05 μ m p+AlGalnP 或 0.03 ?0.05 μ m p+AlGaAs背场层。
[0084]接下来进行电池的工艺过程:在电池片的两个表面分别制作正负电极，最终形成目标太阳能电池。
[0085]本实施例中η、η+、η++分别表不掺杂浓度为?1.0Χ 117?1.0X 10 18/cm2、?
1.0XlO18- 9.0X10 18/cm2,~ 9.0XlO18- 1.0X 10 20/cm2；p ?、p+、p++分别表示掺杂浓度为?1.0X 115?1.0X10 18/cm2、?1.0X 118?9.0X10 18/cm2、?9.0X 118?1.0XlO20/
2
cm ο
[0086]以下的工艺过程和实施例1完全一致。
[0087]实施例3
[0088]如图7所示的四结级联砷化镓太阳电池，采用GaAs作为支撑衬底，在其中一面键合一层InP,通过双面生长技术，分别在GaAs衬底上生长于GaAs晶格匹配的GalnP/GaAs双结电池以及在InP层上生长于InP晶格匹配的InGaAsP/GalnAs双结电池，所述的InP的厚度为0.5?5 μ m。
[0089](I)用MOCVD方法生长砷化镓太阳电池；
[0090]①米用P++双面抛光GaAs衬底，在其中一面键合0.5?5 μπι的Ν++ΙηΡ层，GaAs衬底与InP层间的接触形成隧道结。
[0091]②在GaAs面正装生长GalnP/GaAs双结电池，依次生长0.2?1.0 μπι GaAs缓冲层，GaAs子电池，第二隧穿结，GaInP顶电池，0.2?1.0 μπι GaAs接触层。其中GaAs子电池包括 0.05 ?0.2 μ m p++AIGaAs 背场，I ?3 μ m p ?GaAs 基区，0.1 ?0.3 μ m 的 n+GaAs发射区，0.05 ?0.1 μπι 的 η++Α1ΙηΡ 窗口层；第二隧穿结包括，0.02 μπι n++GaInP，0.02 μπιP++AIGaAs ；
[0092]③GaInP 顶电池包含 0.03 ?0.05μπιη+Α1ΙηΡ 窗口层、0.05 ?Ο.?μπι n+GalnP 发射区、0.5 ?Iym p ?GaInP 基区、0.03 ?0.05 μπι p+AlGalnP 或 0.03 ?0.05 μπι p+AlGaAs背场层；
[0093]④在InP面倒装生长InGaAsP/GalnAs双结电池，依次生长0.5?Ιμπι InP缓冲层，InGaAsP子电池，第一隧穿结，GaInAs子电池，0.5?I μπι的GaInAs接触层。其中GaInAs 电池包括，0.05 ?0.1 μ m p++InP 背场，I ?3 μ m p ?GaInAs 基区，0.1 ?0.2 μ mη+发射区，0.1 ?0.3 μm n++InP 窗口层；第一隧穿结包括，0.02 μπι n++GaInAs,0.02 μmP++GaInAs ；
[0094]⑤InGaAsP子电池包括，0.1?0.2 μ m p++InP背场，I?3 μ m p?基区，0.1?
0.3 μ m n+InGaAsP 发射区，0.05 ?0.2 μ m n++InP 窗口层。
[0095]接下来进行电池的工艺过程:在电池片的两个表面分别制作正负电极，最终形成目标太阳能电池。
[0096]本实施例中η、η+、η++分别表不惨杂浓度为?1.0Χ 117?1.0X 10 18/cm2、?
1.0XlO18- 9.0X10 18/cm2,~ 9.0XlO18- 1.0X 10 20/cm2；p ?、p+、p++分别表示掺杂浓度为?1.0X 115?1.0X10 18/cm2、?1.0X 118?9.0X10 18/cm2、?9.0X 118?1.0XlO20/2
cm ο
[0097]以下的工艺过程和实施例1完全一致。
[0098]实施例2和3的效果与实施例1的效果相同。以上的三个实施例的顶电池都是GalnP，沿上栅电极到下电极的方向依次是接触层和顶电池的窗口层，说明含有一体成型的纳米圆锥体结构窗口层的普遍使用性。
[0099]综上所述，与现有技术相比，本发明的优点在于:纳米结构窗口层具有窗口层和减反射膜的双重功能。纳米圆锥体可以等效成折射系数渐变的多层反射膜，实现对太阳光的充分利用，进而提高电池效率，且其制备方法简单、成本低廉、适合规模生产。
【主权项】
1.一种砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，包括顶电池、中间电池、底电池和衬底，其特征在于:所述顶电池接触层上表面是金属栅电极，该金属栅电极下方为与所述金属栅电极相接触的顶电池接触层，该顶电池接触层下方为与所述顶电池接触层相接触的顶电池窗口层，该顶电池窗口层旁侧的其余部分顶电池窗口层由底层和圆锥体结构构成，底层与所述顶电池发射区相接触，底层的厚度为20?60纳米，底层上表面一体制出圆锥体结构，所述底层与所述圆锥体结构的高度之和为100?500纳米。
2.根据权利要求1所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，其特征在于:所述圆锥体结构的高度为50?150纳米，圆锥体结构的上端部曲率半径小于5纳米。
3.根据权利要求2所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，其特征在于:所述窗口层的材料为AlGalnP、AlInP或AlCaAs。
4.根据权利要求3所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，其特征在于:所述衬底的材料为Ge、GaAs、InP或Si。
5.根据权利要求4所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，其特征在于:所述金属栅电极厚度为2?10微米，材料为Ag、Au、Cu、T1、Pd、Ni或Al中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，其特征在于:所述金属栅电极占所述顶电池发射区面积的I?5%。
7.根据权利要求6所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构的制备方法，其特征在于:通过Langmuir-Blodgett法在包括完整栅电极的砷化镓太阳电池的表面上形成均勾分布的单层纳米球，纳米球和金属栅电极一起作为反应离子刻蚀Reactive 1nEtching的掩模版；当窗口层剩下20?60nm时停止刻蚀，金属栅电极下面的GaAs接触层和窗口层被保留以外，其它部分的接触层完全被刻蚀，在窗口层上形成一体制出均匀分布的纳米圆锥体。
8.根据权利要求7所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: ⑴采用MOCVD方法生长砷化镓太阳电池； ⑵制备金属栅电极； ⑶使用Langmuir-Blodgett法在砷化镓太阳电池表面上形成均勾分布的单层纳米球； ⑷使用Reactive 1n Etching法等向刻蚀以减小纳米球的直径； (5)使用RIE法非定向刻蚀由纳米球和金属栅电极构成的掩膜版外侧其余的接触层和窗口层，使纳米球下方形成用于支撑纳米球的圆锥体，完成刻蚀后窗口层中的底层厚度为20?60纳米； (6)使用氟化氢刻蚀除去圆锥体结构上端部的纳米球； (7)制备过程结束。
9.根据权利要求8所述的砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构的制备方法，其特征在于:所述纳米球的材料为Au、Ag、Ti02、Al203或S12,纳米球的初始直径为50?200纳米。
【专利摘要】本发明涉及一种砷化镓太阳电池顶电池窗口层纳米圆锥体结构，所述顶电池接触层上表面是金属栅电极，该金属栅电极下方为与所述金属栅电极相接触的顶电池接触层，该顶电池接触层下方为与所述顶电池接触层相接触的顶电池窗口层，该顶电池窗口层旁侧的其余部分顶电池窗口层由底层和圆锥体结构构成，底层与所述顶电池发射区相接触，底层的厚度为20～60纳米，底层上表面一体制出圆锥体结构，所述底层与所述圆锥体结构的高度之和为100～500纳米。本发明中，纳米结构窗口层具有窗口层和减反射膜的双重功能，纳米圆锥体可以等效成折射系数渐变的多层反射膜，实现对太阳光的充分利用,进而提高电池效率,且其制备方法简单、成本低廉、适合规模生产。
【IPC分类】H01L31-0352, H01L31-18, H01L31-0224
【公开号】CN104795454
【申请号】CN201410826557
【发明人】高伟, 高慧, 张宝, 刘长喜, 王保民, 方亮
【申请人】天津蓝天太阳科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年12月26日