[发明专利]一种改善型三结砷化镓太阳电池及其制作方法

权利要求书

1.一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，自下而上依次为Ge衬底、Ge底电池、GaAs缓冲层、第一隧穿结、DBR、InGaAs中电池、第二隧穿结、GaInP顶电池；

其中，所述第一隧穿结和所述第二隧穿结结构相同，为N⁺⁺AlGaInP/N⁺⁺InP/P⁺⁺AlGaAs_xP/P⁺⁺AlGaInP多异质结结构；所述AlGaAs_xP中x的范围为0x0.5。

2.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述Ge底电池由下至上依次包括P-Ge基区、N-Ge发射区和GaInP成核层；所述N-Ge发射区厚度为0.1-0.3μm，所述GaInP成核层厚度为0.03-0.10μm。

3.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述GaAs缓冲层的厚度为0.2-0.6μm，掺杂浓度大于5×10¹⁶/cm³。

4.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述多异质结结构为N⁺⁺AlGaInP/N⁺⁺InP/P⁺⁺AlGaAs_xP/P⁺⁺AlGaInP，其中，N⁺⁺AlGaInP层厚度为10-20nm，N⁺⁺InP层厚度为1-10nm，P⁺⁺AlGaAs_xP层厚度为1-10nm，P⁺⁺AlGaInP层厚度为10-20nm；所述AlGaAs_xP中x的范围为0x0.5。

5.根据权利要求4所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述多异质结结构中N型材料的掺杂剂为Te、Se、Si其中的一种或多种的组合，掺杂浓度3×10¹⁸-3×10¹⁹/cm³；P型材料的掺杂剂为Mg、Zn、C其中的一种或多种的组合，掺杂浓度要求2×10¹⁹-8×10¹⁹/cm³。

6.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述DBR由15-30对AlGaAs/InGaAs结构组成，每对AlGaAs/InGaAs结构中AlGaAs层和InGaAs层的厚度均根据λ/4n计算，其中，λ为DBR反射的中心波长，其范围为850nm≤λ≤920nm，n为对应AlGaAs或者InGaAs材料的折射率；所述AlGaAs中Al摩尔组分为70%-90%；所述InGaAs中In的摩尔组分为1%。

7.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述InGaAs中电池由下至上依次包括AlGaAs背电场、InGaAs基区、InGaAs发射区、AlInP或GaInP窗口层，所述InGaAs中电池的禁带宽度为1.4eV，其中，AlGaAs背电场厚度为0.05-0.1μm，InGaAs基区厚度为1.5-2.5μm，InGaAs发射区厚度为0.1-0.2μm，AlInP或GaInP窗口层厚度为0.05-0.15μm。

8.根据权利要求1所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述GaInP顶电池由下至上依次包括AlGaInP背电场、GaInP基区、GaInP发射区、AlInP窗口层及GaAs盖帽层。

9.根据权利要求8所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池，其特征在于，所述GaInP基区和GaInP发射区的禁带宽度为1.8-1.9eV，其中，AlGaInP背电场、GaInP基区与GaInP发射区的总厚度为0.5-1μm，AlInP窗口层厚度为0.02-0.05μm，GaAs盖帽层厚度为0.3-0.7μm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种改善型三结砷化镓太阳电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在P型Ge衬底上通过PH₃扩散形成N-Ge发射区，然后生长GaInP成核层，所述GaInP成核层同时作为Ge底电池的窗口层；

S2.在Ge底电池上生长GaAs缓冲层；

S3.在GaAs缓冲层上生长N⁺⁺AlGaInP/N⁺⁺InP/P⁺⁺AlGaAs_xP/P⁺⁺AlGaInP第一隧穿结；

S4.在第一隧穿结上生长DBR；

S5.在DBR上生长InGaAs中电池；

S6.在InGaAs中电池上生长N⁺⁺AlGaInP/N⁺⁺InP/P⁺⁺AlGaAs_xP/P⁺⁺AlGaInP第二隧穿结；

S7.在第二隧穿结上生长GaInP顶电池。