專利名稱：一種五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種太陽能光伏電池芯片結(jié)構(gòu)，具體來說涉及到一種五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時，太陽能以其取之不盡、用之不竭和零污染的特性而受到特別關(guān)注。從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光-電轉(zhuǎn)換裝置的實用新型，結(jié)合各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池將是人類利用太陽輻射能最為切實可行的途徑，它為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。目前，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價昂貴的輸電線路。但是，現(xiàn)有太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率相對較低制約了其進(jìn)一步廣泛應(yīng)用于實際工作、生活中，這是由于太陽輻射能流非對稱分布于以500nm左右波長為峰值的，從紫外 200nm波段到遠(yuǎn)紅外^OOnm波段的較寬光譜范圍內(nèi)，特別是在我國西藏、新疆等高海拔或高緯度地區(qū)，太陽輻照能流更是大量集中于短波長可見光及紫外光波段部分。而目前多結(jié)太陽能電池芯片中頂電池禁帶寬度限制在1. 9ev左右，對應(yīng)吸收波長為650nm左右，當(dāng)短波部分波長遠(yuǎn)離該吸收波長后，吸收效率下降導(dǎo)致太陽輻射能流中位于可見光及紫外波段內(nèi)部包含的大量能量未能獲得有效吸收、利用。因此如何提高太陽能電池芯片對太陽可見光、 紫外光譜中尚未獲得充分利用的能量吸收成為提高現(xiàn)有太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率，推動、 高效太陽能電池發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)這一綠色能源得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容為了擴(kuò)展太陽能電池芯片的吸收譜范圍，充分吸收太陽輻射分布于可見光及紫外波段的大量能流，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，本實用新型提供了一種以aisk材料作為頂電池，AlPSb材料作為緊鄰頂電池下方的次頂電池的五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的是由以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的以鍺(Ge)單晶片1為襯底依次生長底電池p-Ge、n_Ge2，成核層GaAs3，緩沖層 GaInAs4，第一勢壘層 n_GaInAs5，第一隧道結(jié) n++AlGaAs、p++GaInAs6,第二勢壘層 p+GaInAs7，第二結(jié)電池 p-GalnAs、n_feJnAs8，第一窗口層 n+AlGahP/AnnAs9，第二隧道結(jié) n++GaInAs、p++AlGaAslO，第三勢壘層 p+GahPll，第三結(jié)電池 p-GahP、n_GahP12，第二窗口層n+AlPSbl3，第三隧道結(jié)n++AlPSb、p++AlPSbl4，第四勢壘層n+AlPSbl5，第四結(jié)電池 P-AlPSb, n-AlPSbl6，第三窗口層 n+AlPSbl7，第四隧道結(jié) n++ZnSSe、p++ZnSSel8，第五勢壘層 n+ZnSSe 19，頂電池 p-ZnSk、n-ZnSSe20，第四窗口層 n+ZnS%21，歐姆接觸層 n+ZnS%22。本實用新型公開的五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池，采用半導(dǎo)體單晶片為襯底，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積MOCVD或分子束外延MBE方法生長多結(jié)太陽電池芯片。本實用新型可以獲得如下有益效果在現(xiàn)有Ge/GalnAs/lnGaP三結(jié)太陽能電池外延材料體系之上增加生長獲得AlPSb 次頂電池和aisk材料頂電池，充分吸收太陽輻射分布于可見光及紫外波段的大量能流， 提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

圖1五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池示意圖。圖中1、鍺單晶片，2、底電池？-66、11-66，3、成核層6348，4、緩沖層&111^8，5、第一勢壘層 n-GaInAs，6、第一隧道結(jié) n++AlGaAs、p++(kJnAs6，7、第二勢壘層 p+GalnAs，8、第二結(jié)電池 p-GaInAs、n-GaInAs，9、第一窗口層 n+AlGalnP/AlInAs，10、第二隧道結(jié) n++GaInAs、 p++AlGaAs, 11、第三勢壘層 p+GalnP，12、第三結(jié)電池 p-GalnP、n-GalnP，13、第二窗口層 n+AlPSb，14、第三隧道結(jié)n++AlPSb、p++AlPSb，15、第四勢壘層n+AlPSb，16、第四結(jié)電池 P-AlPSb, n-AlPSb, 17、第三窗口 層 η+Α1Ρ釙，18、第四隧道結(jié) n++&iSSe、p++ZnSSe, 19、第五勢壘層n+ZnSSe, 20、頂電池p-ZnSSe, n-ZnSSe, 21、第四窗口層n+ZnSSe, 22、歐姆接觸層 n+ZnSSe。
具體實施方式
為了進(jìn)一步說明本實用新型的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法，以鍺(Ge)單晶片1為襯底依次生長底電池p-Ge、n-Ge2，成核層GaAs3， 緩沖層GaInAs4，第一勢壘層n_GaInAs5，第一隧道結(jié)n++AlGaAs、p++GaInAs6，第二勢壘層 p+GaInAs7，第二結(jié)電池 p-GalnAs、n_feJnAs8，第一窗口層 n+AlGahP/AnnAs9，第二隧道結(jié) n++GaInAs、p++AlGaAslO，第三勢壘層 p+GahPll，第三結(jié)電池 p-GahP、n_GahP12，第二窗口層n+AlPSbl3，第三隧道結(jié)n++AlPSb、p++AlPSbl4，第四勢壘層n+AlPSbl5，第四結(jié)電池 p-AlPSb、n-AlPSbl6，第三窗口層 n+AlPSbl7，第四隧道結(jié) n++ZnSSe、p++ZnSSel8, 第五勢壘層n+&iSSel9，頂電池p-SiSSe、n-ZnSSe20,第四窗口層n+&iSSe21，歐姆接觸層 n+ZnSSe220在生長具有AlPSb和SiSSe的五結(jié)太陽電池芯片之后，采用常規(guī)的光刻、鍍膜和劃片工藝制成太陽電池芯片。本實用新型五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，其關(guān)鍵是在現(xiàn)有Ge/GalnAs/ InGaP三結(jié)太陽能電池芯片材料體系之上增加了具有高禁帶寬度的SiSk材料頂電池， AlPSb材料次頂電池，實現(xiàn)太陽能電池芯片的吸收譜范圍的擴(kuò)展，有效解決現(xiàn)有太陽能電池芯片對太陽輻射分布于可見光及紫外波段的大量能流無法充分吸收的問題，提高多結(jié)太陽能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求1. 一種五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，其特征在于以鍺單晶片(1)為襯底依次生長底電池P-Ge、n-Ge⑵，成核層GaAs (3)，緩沖層GaInAs ，第一勢壘層 n-GalnAs (5)，第一隧道結(jié) n++AlGaAs、p++GaInAs (6)，第二勢壘層 p+GalnAs (7)，第二結(jié)電池 p-GalnAs、n-GalnAs (8)，第一窗口層 n+AlGalnP/AlInAs (9)，第二隧道結(jié) n++GaInAs、 p++AlGaAs (10)，第三勢壘層 p+GalnP (11)，第三結(jié)電池 p-GalnP、n-GalnP (12)，第二窗口層 n+AlPSb (13)，第三隧道結(jié) n++AlPSb、p++AlPSb (14)，第四勢壘層 n+AlPSb (15)，第四結(jié)電池 p-AlPSb、n-AlPSb(16)，第三窗口層 n+AlPSb(17)，第四隧道結(jié) n++ZnSSe、p++ZnSSe (18)，第五勢壘層n+&iSSe(19)，頂電池p-aiSSe、n_aiSSe (20)，第四窗口層n+SiSSe (21)，歐姆接觸層 n+SiSk (22)。
專利摘要本實用新型公開了一種五結(jié)化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，以鍺單晶片(1)為襯底依次生長底電池p-Ge、n-Ge(2)，成核層GaAs(3)，緩沖層GaInAs(4)，第一勢壘層n-GaInAs(5)，第一隧道結(jié)n++AlGaAs、p++GaInAs(6)，第二勢壘層p+GaInAs(7)，第二結(jié)電池p-GaInAs、n-GaInAs(8)，第一窗口層n+AlGaInP/AlInAs(9)，第二隧道結(jié)n++GaInAs、p++AlGaAs(10)，第三勢壘層p+GaInP(11)，第三結(jié)電池p-GaInP、n-GaInP(12)，第二窗口層n+AlPSb(13)，第三隧道結(jié)n++AlPSb、p++AlPSb(14)，第四勢壘層n+AlPSb(15)，第四結(jié)電池p-AlPSb、n-AlPSb(16)，第三窗口層n+AlPSb(17)，第四隧道結(jié)n++ZnSSe、p++ZnSSe(18)，第五勢壘層n+ZnSSe(19)，頂電池p-ZnSSe、n-ZnSSe(20)，第四窗口層n+ZnSSe(21)，歐姆接觸層n+ZnSSe(22)。有效解決現(xiàn)有太陽能電池芯片對太陽輻射分布于可見光及紫外波段的大量能流無法充分吸收的問題，提高多結(jié)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/04GK201956362SQ20102050243
公開日2011年8月31日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者堯舜, 李建軍, 王智勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)