[发明专利]一种晶格失配四结量子阱太阳电池

说明书

本发明公开了一种晶格失配四结量子阱太阳电池，自下而上依次包括：GaAs衬底、GaAs缓冲层、Gasubgt;0.5/subgt;Insubgt;0.5/subgt;P阻挡层、GaAs接触层、(Alsubgt;h/subgt;Gasubgt;1‑h/subgt;)subgt;0.5/subgt;Insubgt;0.5/subgt;P电池、第一隧道结、Alsubgt;y/subgt;Gasubgt;1‑y/subgt;As电池、第二隧道结、包含量子阱结构的GaAs电池、第三隧道结、晶格渐变缓冲层、Gasubgt;1‑x/subgt;Insubgt;x/subgt;As电池、布拉格反射器DBR和帽层；其中：所述GaAs电池包括n型掺杂的n‑GaAs发射区或n‑Gasubgt;0.5/subgt;Insubgt;0.5/subgt;P发射区、GaAssubgt;1‑e/subgt;Psubgt;e/subgt;/Gasubgt;1‑f/subgt;Insubgt;f/subgt;As量子阱和p型掺杂的p‑GaAs基区。GaAs电池包含量子阱结构，本发明可在不改变晶格常数的前提下，拓展GaAs电池的吸收光谱，提高量子效率；晶格渐变缓冲层采用和DBR相结合的方式，可在提高抗辐照能力和晶体质量的同时，减少了生长时间。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种晶格失配四结量子阱太阳电池。

背景技术

晶格匹配三结太阳电池(GaInP/GaAs/Ge)由于其出色的性能和可靠性，广泛应用于卫星、航天器的太阳电池阵，但因带隙组合和太阳光谱的不匹配，导致光电转换效率已接近理论极限。为了进一步提高性能，可通过晶格失配外延、半导体键合和量子阱结构等方式，来提高带隙组合和太阳光谱的匹配度，从而提升整体太阳电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种晶格失配四结量子阱太阳电池，其具有光电转换效率高、产量大、电池工作稳定性高等特点，并可作为完整的电池直接应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种晶格失配四结量子阱太阳电池，自下而上依次包括：GaAs衬底、GaAs缓冲层、Ga_0.5In_0.5P阻挡层、GaAs接触层、(Al_hGa_1-h)_0.5In_0.5P电池、第一隧道结、Al_yGa_1-yAs电池、第二隧道结、包含量子阱结构的GaAs电池、第三隧道结、晶格渐变缓冲层、Ga_1-xIn_xAs电池、布拉格反射器DBR和帽层；其中：

所述GaAs电池包括n型掺杂的n-GaAs发射区或n-Ga_0.5In_0.5P发射区、GaAs_1-eP_e/Ga_1-fIn_fAs量子阱和p型掺杂的p-GaAs基区。

GaAsP/GaInAs量子阱为应力平衡结构，可在不改变晶格常数的前提下，拓展GaAs电池的吸收光谱，从而提高GaAs电池的量子效率。

在上述技术方案中，GaAs_1-eP_e/Ga_1-fIn_fAs量子阱中0.3≤e≤0.7和0.01≤f≤0.3，掺杂浓度为1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3，厚度范围为30nm～3000nm。

在上述技术方案中，所述Ga_0.5In_0.5P阻挡层为n型掺杂的Ga_0.5In_0.5P阻挡层，掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3，厚度范围为50nm～500nm；