[发明专利]具有LRC-Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有LRC‑Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池及其制备方法，包括:(a)选取Si衬底；(b)利用磁控溅射法，在所述Si衬底上形成Ge外延层，所述Si衬底和所述Ge外延层形成Ge/Si衬底；(c)利用LRC工艺使所述Ge外延层晶化；(d)利用MOCVD工艺，在所述Ge/Si衬底上形成GaAs/AlGaAs子电池；(e)在所述GaAs/AlGaAs子电池上分别形成接触层和反射层；(f)在所述Si衬底底形成接触负电极并在所述接触层上形成接触正电极。本发明采用LRC工艺制备GaAs/AlGaAs双结太阳能电池，可以制备出很薄的Ge外延层，并且质量较高、热预算低。能够制备出具有品质优良的Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有LRC-Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池及其制备方法

背景技术

GaAs基太阳能电池因其高的光电转化效率而备受关注，其中多结叠层GaAs太阳能电池具有更高的效率。目前应用较为广泛的双结太阳能电池是GaAs/AlGaAs双结太阳能电池，其衬底材料的选取至关重要。以Si为衬底，在其上外延生长Ge薄膜，将形成的Ge/Si衬底作为衬底材料，不仅可以降低成本，并且可以得到低位错密度、高性能的太阳能电池。但是由于Si与Ge之间存在4.2％的晶格失配，Ge/Si衬底技术实现难度大。

为了降低Si与Ge之间的失配位错，通常采用两步生长法，先在200～400℃下生长厚度为30～100nm的低温Ge缓冲层，抑制由于大的晶格失配引起的岛状生长，然后在500～850℃下生长主体Ge外延层。该方法将位错抑制在低温区，降低主体Ge外延层位错密度。然而，该方法制备的Ge外延层位错密度仍然偏高，需要通过高温退火进一步降低位错密度，这增加了工艺的复杂性。同时，由于高温退火还会出现Si、Ge相互扩散问题，以及表面粗糙度增加问题。最终，会影响后续双结太阳能器件的性能。

因此，如何研制出高质量Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池的制备工艺至关重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有LRC-Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池的制备方法。

具体地，本发明一个实施例提出的一种具有LRC-Ge/Si衬底的GaAs/AlGaAs双结太阳能电池的制备方法，包括：

(a)选取Si衬底；

(b)利用磁控溅射法，在所述Si衬底上形成Ge外延层，所述Si衬底和所述Ge外延层形成Ge/Si衬底；

(c)利用激光再晶化(Laser Re-Crystallization,简称LRC)工艺使所述Ge外延层晶化；

(d)利用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition,简称MOCVD)工艺，在所述Ge/Si衬底上形成GaAs/AlGaAs子电池；

(e)在所述GaAs/AlGaAs子电池上分别形成接触层和反射层；

(f)在所述Si衬底底形成接触负电极并在所述接触层上形成接触正电极。

在本发明的一个实施例中，所述Ge外延层厚度为200nm。

在本发明的一个实施例中，所述步骤(c)包括：

(c1)利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)方法，在所述Ge/Si衬底上形成SiO₂层；