[发明专利]一种多量子阱空间GaInP/InGaAs/Ge电池外延片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池外延片的制造方法，尤其是涉及一种多量子阱空间GaInP/InGaAs/Ge电池外延片的制造方法。

背景技术

GaInP/InGaAs/Ge 三结太阳能电池由于光电转化效率高、抗辐照性能好等特点目前已成为空间飞行器的主要能源。目前空间用GaInP/InGaAs/Ge 三结太阳能电池基本采用晶格匹配的的GaInP/InGaAs/Ge结构，由于需要GaInP、InGaAs、Ge材料晶格参数匹配，三种材料的禁带宽度就固定了。GaInP/InGaAs/Ge三结电池中Ge材料禁带宽度较小，覆盖的光谱较宽，导致其电流密度较大，与InGaAs和GaInP构成的电池电流不匹配，这就降低了太阳光的利用率。目前，常规GaInP/InGaAs/Ge三结太阳能电池达到的最高效率32%～33%和理论极限值49%还有很大的差距，提高常规GaInP/InGaAs/Ge三结太阳能电池的效率还有很大的空间。

为了改善常规GaInP/InGaAs/Ge三结太阳能电池电流不匹配的情况，在电池材料晶格匹配的情况下，引入新材料层，改善带隙组合是提高常规GaInP/InGaAs/Ge 三结太阳能电池效率的一种方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能加宽中电池和顶电池的吸收光谱宽度、改善电池的抗辐照性能、减少复合、从而提高空间GaInP/InGaAs/Ge外延片的光电转化效率的多量子阱空间GaInP/InGaAs/Ge电池外延片的制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种多量子阱空间GaInP/InGaAs/Ge电池外延片的制造方法，特征是：在由GaInAs基区层、发射区层、AlGaAs背场层、AlInP窗口层构成的中电池中引入GaAsP/GaInAs量子阱层，在由GaInP基区层、发射区层、AlGaInP背场层、AlInP窗口层构成的顶电池中引入GaInP/AlGaInP量子阱层，具体步骤如下：

提供一p-Ge衬底，在p-Ge衬底上依次外延生长n-AlGaInP成核层，n-GaAs/ n-GaInAs缓冲层，n++-GaAs/p++-GaAs隧穿结层，p-AlGaAs/p-AlGaInAs (DBR)反射层，p-AlGaAs 背场层，p-GaInAs基区层，GaAsP/GaInAs量子阱层，n-GaInAs发射区层，n-AlInP窗口层，n++-GaInP/p++-AlGaAs隧穿结层，p-AlGaInP背场层，p-GaInP基区层，GaInP/AlGaInP量子阱层，n-GaInP发射区层，n-AlInP窗口层和n+-GaAs欧姆接触层。

衬底材料为p-Ge；n-AlGaInP成核层的厚度为0.01μm，掺杂浓度为1～2×10¹⁸cm^-3。

n-GaAs/GaInAs缓冲层的厚度为0.5μm，掺杂浓度为≥1×10¹⁸cm^-3。

n++-GaAs/p++-GaAs隧穿结层，其中n++-GaAs层的厚度为0.01-003μm，掺杂浓度为≥5×10¹⁸cm^-3，p++-GaAs层的厚度为0.01-003μm，掺杂浓度为≥1×10¹⁹cm^-3。

p-AlGaAs/p-AlGaInAs (DBR)反射层的厚度为1.8μm，掺杂浓度为1×10¹⁸ cm^-3。

p-AlGaAs 背场层的厚度为0.1μm，掺杂浓度为1～2×10¹⁸ cm^-3。

p-GaInAs基区层的厚度为0.6μm，掺杂浓度为2～8×10¹⁶cm^-3。

GaAsP/GaInAs 量子阱层结构共30对，总厚度为1μm。

n-GaInAs发射区层的厚度为0.1μm，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

n-AlInP窗口层的厚度为0.1μm，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。