[发明专利]单片的变质的多结太阳能电池

说明书

一种单片的变质的多结太阳能电池，包括：第一III‑V族子电池，第二III‑V族子电池，第三III‑V族子电池，第四Ge子电池，其中，所述子电池以所说明的顺序彼此相继堆叠，所述第一子电池构造最上方的子电池，在所述第三子电池和所述第四子电池之间构造变质缓冲层，所有子电池分别具有n掺杂的发射极层和p掺杂的基极层，在所述第二子电池中，所述发射极层的厚度大于所述基极层的厚度。

技术领域

本发明涉及一种单片的变质的多结太阳能电池。这种多结太阳能电池优选在太空或地面聚光光伏系统(CPV)中使用。在此，至少三个或更多具有不同带隙的子电池借助隧道二极管彼此相继地堆叠。

背景技术

由Dimroth等人的文献《Wafer bonded four-junction GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs concentrator solar cells with 44.7％efficiency》，光伏会议，研究应用，2014年；22:277-282页中，已知具有由GaInAsP构成的子电池的四结太阳能电池的制造。在所提及的文献中，从InP衬底开始，以晶格匹配的方式沉积具有约1.12eV的能量带隙的GaInAsP太阳能电池。

具有较高带隙的上方子电池在GaAs衬底上以相反的顺序在第二沉积中产生。整个多结太阳能电池的形成通过两个外延晶片的直接半导体键合(Halbleiterbond)实现，随后进行去除GaAs衬底和进一步的工艺步骤。然而，制造过程非常高开销且成本高。

此外，由EP 2 960 950 A1和EP 3 179 521 A1已知具有GaInAsP子电池的另外的多结太阳能电池。此外，由US 2018 0226 528 A1、US 2017 0054 048 A1、DE 10 2018 203509 A1和US 2020 0027 999 A1已知还具有变质缓冲层的正置(aufrecht)生长的多结电池。

此外，由OLIVER等人的《Development of Germanium-Based Wafer-Bonded Four-Junction Solar Cells》IEEE光伏杂志，第9卷，第6期，2019年10月11日，第1625-1630页，由EP 3 179 521 A1，由US 2018/240 922 A1，由GERARD BAUHUIS等人的《Deep junction III-V solar cells with enhanced performance:Deep junction III-V solar cells》PHYSICA STATUS SOLIDI，第213卷，第8期，2016年3月7日，第2216-2222页，由R.H.VAN LEEST等人的《Recent Progress of multi-junction solar celldevelopment for CPV applications at AZUR SPACE》，PROC.OF THE 36TH EU-PVSEC，2019年9月11日，第586-589页，由US 2019/378 948 A1和US 6 660 928 B1已知其他多结太阳能电池。

耐辐射性的优化，尤其还对于非常高的辐射剂量，是航天太阳能电池发展的一个重要目标。除了提高初始或寿命开始(beginning-of-life，BOL)有效系数外，目标还在于提高寿命结束(end-of-life，EOL)有效系数。

此外，制造成本至关重要。当前时刻的行业标准由晶格匹配的三结太阳能电池和变质的GaInP/GaInAs/Ge三结太阳能电池给出。

发明内容

在此背景下，本发明的任务是说明一种扩展现有技术的设备。

该任务通过具有根据本发明的特征的单片的变质的多结太阳能电池解决。本发明的有利构型是优选的实施方式。

在本发明的主题中，提供一种包括第一III-V族子电池、第二III-V族子电池、第三III-V族子电池和第四Ge子电池的单片的多结太阳能电池。