[实用新型]GaAs单结太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种GaAs单结太阳能电池。

背景技术

近年来，太阳能电池技术取得了很大进展，典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物因为是直接能隙的半导体材料，可做厚度较薄，吸光效率特别高，成为未来主要太阳能材料之一。但由于GaAs材料价格昂贵、密度高、机械强度很低，不利于制备成本低廉、薄型轻质的电池。因此，选择较为廉价的衬底制作GaAs单结太阳能电池十分重要。可以采用Si衬底上外延Ge缓冲层(Ge/Si衬底技术)制备GaAs单结太阳能电池的技术方案，其兼具Si与Ge的技术优势，尤其可与现有Si工艺兼容，已成为当前光电领域内研究发展的重点和热点。然而，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。目前常用的两步生长仍然无法解决Ge外延层中大量螺位错的出现，而且其所结合的循环退火工艺对于薄Ge外延层来说，会出现Si-Ge互扩问题，以及Ge/Si缓冲层表面粗糙度的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供了一种GaAs单结太阳能电池，所述GaAs单结太阳能电池采用激光再晶化(Laser Re-Crystallization,简称LRC)工艺制备的Ge/Si衬底，具有较低的位错密度，具有高质量的光电转换效率。

本实用新型的一个实施例提供了一种GaAs单结太阳能电池，包括：Si衬底层，依次层叠于所述Si衬底层之上的Ge外延层、GaAs单结电池层、 接触层、反射膜，其中所述Ge外延层中Ge为LRC晶体。

在本实用新型的一个实施例中，所述GaAs单结电池层包括依次层叠于所述Ge外延层上的GaAs背场层、GaAs基区，GaAs发射区、GaAs窗口层。

在本实用新型的一个实施例中，所述LRC晶体为采用激光再晶化工艺制备生成。

在本实用新型的一个实施例中，所述Ge外延层厚度为200nm。

在本实用新型的一个实施例中，所述反射膜材料为SiN。

在本实用新型的一个实施例中，所述Si衬底层材料为单晶硅。

在本实用新型的一个实施例中，所述Si衬底层厚度为2μm。

在本实用新型的一个实施例中，所述接触层厚度为0.5um，N型掺杂，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。

在本实用新型的一个实施例中，所述GaAs背场层厚度为800nm，N型掺杂，浓度为2×10¹⁸cm^-3。

在本实用新型的一个实施例中，所述GaAs窗口层厚度为30nm，N型，掺杂浓度约2×10¹⁸cm^-3。

本实用新型实施例具有如下有益效果：本实用新型GaAs单结太阳能电池采用LRC工艺制备的Ge晶体作为外延层，具有高质量的Ge/Si衬底，较低的位错密度，且Ge外延层很薄，利于光的透过，具有高器件性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种GaAs单结太阳能电池结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种LRC工艺的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种薄膜受激光照射过程中的温度相变关系示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种Ge/Si衬底材料的工艺之有限元仿真结果示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种连续LRC工艺效果示意图；

图6a-图6h为本实用新型实施例提供的一种激光辅助晶化Ge/Si衬底上GaAs单结太阳能电池制备工艺示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种GaAs单结太阳能电池结构示意图；所述GaAs单结太阳能电池包括：Si衬底层10，依次层叠于所述Si衬底层之上的Ge外延层20、GaAs单结电池层30、接触层40、反射膜50，其中所述Ge外延层中Ge为LRC晶体。

具体地，所述GaAs单结电池层包括依次层叠于所述Ge外延层上的GaAs背场层31、GaAs基区32，GaAs发射区33、GaAs窗口层34。

具体地，所述LRC晶体为采用激光再晶化工艺制备生成。

优选地，所述Ge外延层20的厚度为200nm，先采用磁控溅射法形成于所述Si衬底层上，后采用LRC工艺处理形成LRC晶体。