[发明专利]一种化合物半导体太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于化合物半导体太阳能电池领域，具体涉及一种化合物半导体太阳能电池。

背景技术

近些年来，随着能源危机和生态恶化的进一步加剧，开发利用新型可再生清洁能源已经成为人们生产、生活，维持社会可持续发展的迫切需求。近年来开发利用太阳能，光伏发电技术已经吸引了人们的普遍关注，其中化合物半导体太阳能电池以其较高的转换效率和较大的发电成本降低空间，被公认为最具潜力的地面应用发电技术。然而太阳能电池发电技术具有过高的发电成本，一直阻碍着这项技术的快速商业化进程。

通常情况下，在p型Ge或GaAs衬底上生长电池外延层，电池表面欧姆接触层将为n型GaAs层，因此在太阳能电池芯片制作过程中通常需要使用AuGe、Au、Pt等贵金属作为金属电极，以获得较好的欧姆接触特性和较低的串联电阻，进而有利于提高电池的转换效率。例如，n型GaAs和AuGeNi（大于150nm）/Au（约20nm）经过快速退火后可以形成较好的欧姆接触。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化合物半导体太阳能电池，在保证电池性能的前提下，可以使用较为廉价的金属作为电池芯片的金属电极，从而降低电池生产成本。

根据本发明的第一个方面，一种化合物半导体太阳能电池，包括一衬底，电池活性层，欧姆接触叠层，其特征在于：所述欧姆接触叠层内插入一隧穿结，从而改变欧姆接触叠层表面的导电类型。

进一步地，所述欧姆接触叠层是由第一欧姆接触层、第二欧姆接触层、第三欧姆接触层和第四欧姆接触层组成，其中第二欧姆接触层和第三欧姆接触层共同构成隧穿结，第一欧姆接触层和第二欧姆接触层导电类型一致，第三欧姆接触层和第四欧姆接触层导电类型一致。

本发明中，在普通的p型Ge或GaAs衬底上生长的电池中，通过在欧姆接触层内插入一隧穿结，从而改变欧姆接触层表面的导电类型，即欧姆接触层表面呈p型导电，P型半导体导电材料与较低成本的金属经过快速退火处理即可获得较佳的欧姆接触，如p型GaAs和Ti（< 20nm）/Au（约20nm ）经过快速退火后可获得较好的欧姆接触和较低的接触电阻，从而解决了传统太阳能电池芯片制作过程中需要使用AuGe、Au、Pt等贵金属作为金属电极，降低了电池电极成本。

根据本发明的第二个方面，本发明还提供一种太阳能发光系统，其安装有前述化合物半导体太阳能电池。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是常规的p型Ge衬底上GaInP/GaAs/Ge三结电池全结构。

图2是本发明所提供的p型Ge衬底上GaInP/GaAs/Ge三结电池全结构。

图中各标号表示：

100：p型Ge衬底上GaInP/GaAs/Ge三结电池全结构

101：n型GaAs欧姆接触层

102：AuGeNi/Au金属电极

201：n型GaAs第一欧姆接触层

202：n+型GaAs第二欧姆接触层

203：p+型GaAs第三欧姆接触层

204：p型GaAs第四欧姆接触层

205：Ti/Au金属电极。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

在现有化合半半导体太阳能电池中，通常以p型材料作为生长衬底，如p型Ge衬底、p型GaAs衬底或p型InP衬底。以GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池为例，如其一般为在p型Ge衬底上外延形成GaInP/GaAs/Ge三结电池全结构100，之后继续外延形成n型GaAs欧姆接触层101，其掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³，最终获得常规的p型Ge衬底上GaInP/GaAs/Ge三结电池外延结构。在电池芯片制作过程中在n型GaAs欧姆接触层101上蒸镀AuGeNi/Au金属电极102，经过380℃，3分钟的快速热退火后电池获得良好的欧姆接触，其电阻率为2.2×10^-5，电池填充因子约为85%，其侧面剖视图如图1所示。