[发明专利]一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池，其特征在于：包括一个p型衬底以及三个或三个以上串联设置的子电池，各子电池与相邻结构保持晶格匹配，各子电池之间用隧穿结连接，且在所有的子电池中至少有一个子电池为含嵌入式背场结构的GaInNAs子电池，该GaInNAs子电池包括由下至上按层状结构叠加的p型背场、非有意掺杂的GaInNAs基区、n型发射区、n型窗口层，其中，所述非有意掺杂的GaInNAs基区在靠近p型背场方向含有嵌入式背场结构，该嵌入式背场结构为与p型背场所用材料及掺杂条件一致的圆柱阵列，该圆柱阵列为远离空间电荷区而无法被有效收集的少子提供势垒，将少子反射回空间电荷区，从而提高少子收集效率。

2.根据权利要求1所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池，其特征在于：所述p型背场采用带隙高于GaInNAs材料的III-V族半导体材料。

3.根据权利要求1所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池，其特征在于：所述n型发射区采用III-V族半导体材料。

4.根据权利要求1所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池，其特征在于：所述n型窗口层采用带隙高于GaInNAs材料的III-V族半导体材料。

5.根据权利要求1所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池，其特征在于：所述p型衬底为Ge衬底或GaAs衬底。

6.一种权利要求1所述含嵌入式背场结构的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择一p型衬底；

步骤2：在p型衬底上，生长GaInNAs子电池之下的子电池；

步骤3：生长含有嵌入式背场结构的GaInNAs子电池，步骤依次为采用金属有机物化学气相沉积技术生长GaInNAs子电池的p型背场、在p型背场之上采用电子束刻蚀的方法制备图案化的SiO₂掩膜、采用金属有机物化学气相沉积技术制备圆柱阵列、利用缓冲氧化物刻蚀液选择性腐蚀去除SiO₂掩膜，以及采用金属有机物化学气相沉积技术依次生长非有意掺杂的GaInNAs基区、n型发射区及n型窗口层；

步骤4：在生长完GaInNAs子电池之后，生长GaInNAs子电池之上的子电池；

步骤5：对含嵌入式背场结构的多结太阳能电池进行退火。

7.根据权利要求6所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于：各子电池与相邻结构保持晶格匹配，各子电池之间用隧穿结连接。

8.根据权利要求6所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤1中所述p型衬底为Ge衬底或GaAs衬底；步骤2中所述GaInNAs子电池之下的子电池的带隙比GaInNAs子电池的带隙窄；步骤3中所述GaInNAs子电池的基区带隙在0.9～1.4eV之间；步骤4中所述GaInNAs子电池之上的子电池的带隙比GaInNAs子电池的带隙宽，且保证各子电池的带隙从下到上依次递增。

9.根据权利要求6所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤3中所述p型背场厚度为100～150nm、掺杂浓度为1e18～1e19/cm³，所述非有意掺杂的GaInNAs基区厚度为1500～3000nm，所述n型发射区厚度为50～150nm、掺杂浓度为5e17～5e18/cm³，所述n型窗口层厚度为20～50nm、掺杂浓度为5e17～5e18/cm³。

10.根据权利要求6所述的一种含嵌入式背场结构的多结太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤3中所述圆柱阵列采用与p型背场一样的材料与掺杂条件，该圆柱阵列直径为100～500nm，圆心距为5～10μm，高度为1000～1500nm。