[发明专利]多结太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多结太阳能电池及其制备方法。该多结太阳能电池包括多个子电池以及连接子电池的隧道结层，隧道结层由层叠的N型半导体层和P型半导体层组成，N型半导体层和P型半导体层均包括多层第一类掺杂层，第一类掺杂层选自轻掺杂层和非掺杂层中的任一种，N型半导体层和P型半导体层还分别包括与第一类掺杂层交替层叠的第二类掺杂层，第二类掺杂层为重掺杂层，且N型半导体层和P型半导体层的最外层均为第一类掺杂层。上述超晶格结构的隧道结能够减少掺杂缺陷，不仅便于隧道结生长，降低了工艺难度，而且与上下层子电池匹配性高；并且，上述超晶格结构的隧道结还能降低隧道结阻抗，提高其隧穿效果。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种多结太阳能电池及其制备方法。

背景技术

多结GaAs太阳能电池是以GaAs材料为基础，利用不同禁带宽度的材料相互搭配形成多结电池，各结子电池分别吸收不同波段的太阳光谱，并用隧道结串联组成的电池组件，具有40％以上光电转化效率，另外具有发电稳定，重量轻，抗辐射能力强，土地利用率高等优点。

目前，GaAs太阳能电池主要是采用金属有机化合物，并通过气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)的方法进行制备。作为有效互连两个子电池的过渡结，隧道结应具有高透光率和阻抗小的特点，且其晶格常数和热膨胀系数应与上下层的子电池匹配。

然而，目前多结GaAs太阳能电池中的隧道结多由重掺杂的材料组成，重掺材料生长较为困难，且与上下层失配较大，从而影响了多结太阳能电池的发光效率等性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多结太阳能电池及其制备方法，以解决现有技术中多结太阳能电池中的隧道结与子电池失配的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多结太阳能电池，包括多个子电池以及连接子电池的隧道结层，隧道结层由层叠的N型半导体层和P型半导体层组成，N型半导体层和P型半导体层均包括多层第一类掺杂层，第一类掺杂层选自轻掺杂层和非掺杂层中的任一种，N型半导体层和P型半导体层还分别包括与第一类掺杂层交替层叠的第二类掺杂层，第二类掺杂层为重掺杂层，且N型半导体层和P型半导体层的最外层均为第一类掺杂层。

进一步地，第一类掺杂层的掺杂浓度为0-1E19，第二类掺杂层的掺杂浓度为1E19-1E23。

进一步地，N型半导体层中的第一类掺杂层为N型轻掺杂层，P型半导体层中的第一类掺杂层为P型轻掺杂层。

进一步地，隧道结层由N型超晶格结构和P型超晶格结构组成，N型半导体层中的第二类掺杂层为N型重掺杂层，P型半导体层中的第二类掺杂层为P型重掺杂层，N型超晶格结构包括交替层叠的N型轻掺杂层和N型重掺杂层，P型超晶格结构包括交替层叠的N型轻掺杂层和N型重掺杂层。

进一步地，相邻的一层N型轻掺杂层和一层N型重掺杂层构成N型超晶格结构的一个周期，相邻的一层P型轻掺杂层和一层P型重掺杂层构成P型超晶格结构的一个周期，N型超晶格结构和P型超晶格结构的周期独立地选自2～30个。

进一步地，N型超晶格结构与P型超晶格结构的周期数相同。

进一步地，N型超晶格结构和P型超晶格结构的厚度各自独立地满足5～30nm。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的多结太阳能电池的制备方法，包括形成隧道结层的步骤：在子电池上形成N型半导体层和P型半导体层，N型半导体层位于子电池远离P型半导体层的一侧，或P型半导体层位于子电池远离N型半导体层的一侧，其中，形成N型半导体层的步骤以及形成P型半导体层的步骤独立地包括：在子电池上交替形成层叠的第一类掺杂层和第二类掺杂层，第一类掺杂层选自轻掺杂层和非掺杂层中的任一种，第二类掺杂层为重掺杂层，并使形成的N型半导体层和P型半导体层的最外层均为第一类掺杂层。