一种叠层太阳电池的制作方法转让专利
申请号 : CN200910095140.0
文献号 : CN101702415B
文献日 : 2012-02-15
发明人 : 郝瑞亭 , 杨培志 , 申兰先 , 邓书康 , 涂洁磊 , 廖华
申请人 : 云南师范大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种叠层太阳电池的制作方法,采用分子束外延生长技术,先在GaSb衬底上外延生长GaSb缓冲层,然后在生长的GaSb缓冲层上依次生长GaInAsSb层、AlGaAsSb层、CdZnSeTe层、ZnTe层及各层之间的隧穿结,在ZnTe层上制作顶电极,在GaSb衬底上制作背电极,然后进行封装,得到太阳电池成品,其特征在于:+
所述的外延生长GaSb缓冲层是将免清洗的P-GaSb衬底放在分子束外延生长室样品架上,在550℃条件下高温脱氧,并将GaSb衬底层温度升至600℃高温除气,然后将衬底
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温度降至550℃,进行n-GaSb缓冲层的生长,该n型的掺杂浓度为3~5×10 ,n-GaSb缓冲层生长厚度为0.5μm,所述生长室在GaSb缓冲层生长前处于高真空状态,压力为5~-9 -8
9×10 mbar,生长室在GaSb缓冲层生长过程中压力为5~5.5×10 mbar,GaSb缓冲层在生长时的Sb∶Ga束流比为5.5∶1;
所述的GaSb缓冲层上生长GaInAsSb层是将缓冲层温度降至450℃,打开Ga、In、
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As、Sb源炉的快门,进行p-GaInAsSb层的生长,该p型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长-8厚度为2μm,生长室压力为5~6×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Ga∶In束流比为
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10∶10∶2∶1;再进行n-GaInAsSb层的生长,该n型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长-8厚度为2μm,生长室压力为5~6×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Ga∶In束流比为
10∶10∶2∶1;
所述的AlGaAsSb层的生长是将衬底温度降至430℃,打开Al、Ga、As、Sb源炉的快门,
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进行p-AlGaAsSb层的生长,该p型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长厚度为1.5μm,生长室-8压力为7.5~8×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Al∶Ga束流比为1∶5∶4∶1;再进
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行n-AlGaAsSb层的生长,该n型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长厚度为1.5μm,生长室压-8力为7.5~8×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Al∶Ga束流比为1∶5∶4∶1;
所述的CdZnSeTe层的生长是将衬底温度降至330℃,打开Cd、Zn、Se、Te源炉快门,
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进行p-CdZnSeTe层的生长,该p型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长厚度为1μm,生长室压-8力为3~5×10 mbar,生长过程中Se∶Te∶Cd∶Zn束流比为5∶3∶5∶1;再进行
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n-CdZnSeTe层的生长,该n型的掺杂浓度为1~3×10 ;生长厚度为1μm;生长室压力为-8
3~5×10 mbar,生长过程中Se∶Te∶Cd∶Zn束流比为5∶3∶5∶1;
所述的ZnTe层的生长是将衬底温度降至300℃,打开Zn、Te源炉快门,进行p-ZnTe
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层的生长,该p型的掺杂浓度为1~3×10 ,生长厚度为0.5μm,生长室压力为6~-8 +
6.5×10 mbar,生长过程中Te∶Zn束流比为3∶1;再进行n-ZnTe层的生长,该n型的掺
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杂浓度为7~9×10 ,生长厚度为0.5μm,生长室压力为6~6.5×10 mbar,生长过程中Te∶Zn束流比为3∶1;
+
所述的生长各层之间的隧穿结是(1)在GaSb缓冲层和GaInAsSb层之间生长nGaSb/+ 19pInAsSb隧穿结,其包括n型掺杂浓度1~2×10 、厚度为0.015μm的GaSb层和p型掺杂
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浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的InAsSb层;(2)在GaInAsSb层和AlGaAsSb层之间+ + 19生长nInAsSb/pGaAsSb隧穿结,其包括n型掺杂浓度为1~2×10 、厚度为0.015μm的
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InAsSb层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的GaAsSb层;(3)在AlGaAsSb+ + 19层和CdZnSeTe层之间生长nAlAsSb/pCdSeTe隧穿结,其包括n型掺杂浓度为1~2×10 、
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厚度为0.015μm的AlAsSb层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的CdSeTe+ +层;(4)在CdZnSeTe层和ZnTe层之间生长nCdSeTe/pZnSeTe隧穿结,其包括n型掺杂浓
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度为1~2×10 、厚度为0.015μm的CdSeTe层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为
0.015μm的ZnSeTe层。
说明书 :
一种叠层太阳电池的制作方法
技术领域
背景技术
2006年,已经售出了200万片。GaSb/GaAs机械迭层电池光电转换效率已达37%(AM1.5),是效率较高的化合物半导体太阳电池。专利(申请号:200510084937.2)采用高质量的GaSb和GaAs单晶片为原材料制作GaSb/GaAs机械迭层电池,但由于其需要高质量的GaSb、GaAs体材料,故成本高,单位重量功率比大。GaInP/GaAs电池只能吸收能量大于1.4eV的光子,不能覆盖红外波段,所以无法进一步提高光电转换效率。
发明内容
附图说明
层,7为nInAsSb/pGaAsSb隧穿结,8为GaInAsSb层,9为nGaSb/pInAsSb隧穿结,10为GaSb衬底层及缓冲层,11为背电极。
具体实施方式
n-GaSb缓冲层的生长,掺杂浓度为n 3~5×10 ,n-GaSb缓冲层生长厚度为0.5μm,所述-9
MBE生长室在GaSb缓冲层生长前处于高真空状态,压力为5~9×10 mbar,生长室在GaSb-8
缓冲层生长过程中压力为5~5.5×10 mbar,GaSb缓冲层在生长时的Sb∶Ga束流比为
5.5∶1;
0.015μm的GaSb层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的InAsSb层;
门,进行p-GaInAsSb层的生长,掺杂浓度为p 1~3×10 ,生长厚度为2μm,生长室压力为-8
5~6×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Ga∶In束流比为10∶10∶2∶1;
0.015μm的InAsSb层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的GaAsSb层;
炉的快门,进行p-AlGaAsSb层的生长,掺杂浓度为p 1~3×10 ;生长厚度为1.5μm,生长-8
室压力为7.5~8×10 mbar,生长过程中As∶Sb∶Al∶Ga束流比为1∶5∶4∶1;
1∶5∶4∶1;
0.015μm的AlAsSb层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的CdSeTe层;
炉快门,进行p-CdZnSeTe层的生长,掺杂浓度为p 1~3×10 ,生长厚度为1μm,生长室压-8
力为3~5×10 mbar,生长过程中Se∶Te∶Cd∶Zn束流比为5∶3∶5∶1;
5∶3∶5∶1;
0.015μm的CdSeTe层和p型掺杂浓度为3~4×10 、厚度为0.015μm的ZnSeTe层;
进行p-ZnTe层的生长,掺杂浓度为p 1~3×10 ,生长厚度为0.5μm,生长室压力为6~-8
6.5×10 mbar,生长过程中Te∶Zn束流比为3∶1;