[发明专利]一种太阳能电池外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种太阳能电池外延片及其制备方法，外延片包括从下至上依次设置的衬底、GaN成核层、GaN本征层、N型GaN层、InGaN/GaN超晶格层、U型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、P型GaN层。本发明采用了衬底、超晶格层和高In组分的InGaN/GaN量子阱层结构，降低了位错密度，提高了光吸收率，获得结晶质量较高的外延片。与具有传统外延片的太阳能电池相比，采用高In组分的外延片制得的太阳能电池载流子收集增多，表面复合减少，在一定程度上提高了InGaN/GaN太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池外延片及其制备方法。

背景技术

在第三代半导体中，Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN拥有一定的代表性。GaN的禁带宽度较宽，达3.4eV。它的熔点较高，达1700℃，电离度高约0.43～0.5。不仅如此，GaN还拥有高的导热系数、击穿电场与导热率，其还具备抗辐射能力强，硬度高等优点，在光电子学和微电子学领域内有巨大的应用价值。

目前，进行了很多关于InGaN外延片的研究，这些研究主要集中在InGaN多量子阱的生长过程和随后的器件性能，包括侧向外延生长的使用，多量子阱周期数的优化，不同衬底的使用，不同GaN晶体取向上的生长等。这些方法揭示了InGaN层的材料质量、结构完整性和相应的光伏特性之间的关系。

然而，现有的太阳能电池整体存在光电转换效率较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种太阳能电池外延片及其制备方法，用以解决现有技术中太阳能电池存在的光电转换效率较低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池外延片，包括：

衬底；

GaN成核层，设置在衬底的顶面上；

GaN本征层，设置在GaN成核层的顶面上；

N型GaN层，设置在GaN本征层的顶面上；

InGaN/GaN超晶格层，设置在N型GaN层的顶面上，InGaN/GaN超晶格层包括多层第一InGaN层和第一GaN层，第一InGaN层和第一GaN层周期排列；

U型GaN层，设置在InGaN/GaN超晶格层的顶面上；

InGaN/GaN量子阱层，设置在U型GaN层的顶面上，InGaN/GaN量子阱层包括多层第二InGaN层和第二GaN层，第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中第二InGaN层中In的组分为0.30-0.32；

P型GaN层，设置在InGaN/GaN量子阱层的顶面上。

另一方面，本发明实施例还提供了一种太阳能电池外延片的制备方法，包括：

准备衬底；

在衬底的顶面上设置GaN成核层；

在GaN成核层的顶面上设置GaN本征层；

在GaN本征层的顶面上设置N型GaN层；

在N型GaN层的顶面上设置InGaN/GaN超晶格层，InGaN/GaN超晶格层包括多层第一InGaN层和第一GaN层，第一InGaN层和第一GaN层周期排列；

在InGaN/GaN超晶格层的顶面上设置U型GaN层；

在U型GaN层的顶面上设置InGaN/GaN量子阱层，InGaN/GaN量子阱层包括多层第二InGaN层和第二GaN层，第二InGaN层和第二GaN层周期排列，其中第二InGaN层中In的组分为0.30-0.32；

在InGaN/GaN量子阱层的顶面上设置P型GaN层。