[发明专利]一种改善型三结砷化镓太阳电池及其制作方法

说明书

本发明涉及砷化镓太阳电池结构技术领域，具体是涉及一种改善型三结砷化镓太阳电池及其制作方法，该太阳电池自下向上依次为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AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP多异质结结构。本发明制作的太阳电池，其隧穿结采用多异质结隧穿结，可明显提高隧穿电流，降低隧穿结处的压降，同时增强隧穿结的辐照性能，改善产品的可靠性。

技术领域

本发明涉及砷化镓太阳电池结构技术领域，具体是涉及一种改善型三结砷化镓太阳电池及其制作方法。

背景技术

三结砷化镓（GaAs）太阳电池以其高转换效率、材料晶格匹配易于实现和优良的可靠性等优势已经在太空领域得到了广泛的应用。自2002年起，国外发达国家的空间飞行器已经全部采用砷化镓三结太阳电池作为空间飞行器的主电源，国内空间飞行器使用的主电源也正在从传统的硅太阳电池向高效砷化镓三结太阳电池过渡，其批产转换效率已经达到29.5-29.8%（AM0），在轨量超过850kW。在砷化镓多结太阳电池结构中，不同子电池之间通过隧穿结串联在一起。随着技术的不断进度，隧穿结的材料由早期的AlGaAs/AlGaAs，逐渐发展为宽禁带异质结（GaInP/AlGaAs）的隧穿结，可显著提高隧穿电流，改善太阳电池的性能。但随着科技的不断进度，对太阳电池的要求越来越高，需要进一步提升隧穿结的隧穿性能和可靠性能，使太阳电池的光电性能及可靠性能不断提升，以满足各种航天任务的顺利执行。

发明内容

本发明提供了一种改善型三结砷化镓太阳电池及其制作方法，该太阳电池隧穿结采用多异质结隧穿结，可明显提高隧穿电流，降低隧穿结处的压降，同时可增强隧穿结的辐照性能，改善产品可靠性。

本发明提供的一种改善型三结砷化镓太阳电池，自下而上依次为Ge衬底、Ge底电池、GaAs缓冲层、第一隧穿结、DBR（分布式布拉格反射器）、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AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP多异质结结构。

本技术方案采用AlGaInP/InP/AlGaAsP/AlGaInP隧穿结构，可明显提高隧穿电流，降低隧穿结处的压降，同时还可以增强隧穿结的辐照性能，改善产品的可靠性。

进一步的，上述方案中所述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。

进一步的，上述方案中所述GaAs缓冲层的厚度为0.2-0.6μm，掺杂浓度大于5×10¹⁶/cm³。

进一步的，上述方案中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。

进一步的，上述方案中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。