一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法

摘要

本申请提供一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法，所述晶格失配的多结太阳能电池包括变质缓冲层，变质缓冲层包括至少两个子层，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变，在相邻两个子层之间还包括一层薄的δ掺杂层，所述δ掺杂层在生长过程中，由于断开III族金属源，导致生长中断，从而在组分渐变层将绝大多数的位错限制在相邻子层的界面处后，在界面处插入一层薄的δ掺杂层，可以使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，进而能够针对性的增强位错阻断的效果，减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池将组分阶变法的作用与δ掺杂层的作用结合在一起，从而提高了阻挡位错的效果。

权利要求

1.一种晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，至少包括：第一子电池、第二子电池和第三子电池；

位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的变质缓冲层；

所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；

且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；

至少一层δ掺杂层，每层所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间。

2.根据权利要求1所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述δ掺杂层的材料为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一种。

3.根据权利要求1所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述δ掺杂层的总厚度为10nm-100nm，包括端点值。

4.根据权利要求2所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述δ掺杂层的掺杂类型为n型掺杂，掺杂杂质包括Si、Te或Se。

5.根据权利要求2所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述δ掺杂层的掺杂类型为p型掺杂，掺杂杂质包括Zn、C、Mg或Be。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述δ掺杂层的掺杂浓度等于或高于1018/m3。

7.根据权利要求2所述的晶格失配的多结太阳能电池，其特征在于，所述变质缓冲层至少包括三个子层，各子层的晶格常数均大于第一晶格常数，且各子层的晶格常数沿着所述第一子电池至所述第二子电池的方向增加；且所述三个子层中的至少一层为晶格常数大于第二晶格常数的过冲层。

8.一种晶格失配的多结太阳能电池制作方法，其特征在于，用于制作形成权利要求1所述的晶格失配的多结太阳能电池，所述晶格失配的多结太阳能电池制作方法包括：提供第一子电池；

在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层，其中，所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间；

在所述变质缓冲层的最外层背离所述第一子电池的一侧形成第二子电池；

在所述第二子电池上形成第三子电池。

9.根据权利要求8所述的晶格失配的多结太阳能电池制作方法，其特征在于，所述在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层，具体包括：在所述第一子电池上形成一层所述变质缓冲层的子层；

在所述子层的表面形成一层δ掺杂层；

在所述δ掺杂层上形成另一层子层；

重复所述形成一层δ掺杂层和形成另一层子层的步骤，以在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层。

10.根据权利要求9所述的晶格失配的多结太阳能电池制作方法，其特征在于，所述在所述子层的表面形成一层δ掺杂层，采用外延生长工艺形成δ掺杂层，具体包括：A：往外延生长设备中通入V族源和III族金属源，生长形成非故意掺杂层；

B：保持所述V族源持续通入，断开所述III族金属源，通入掺杂剂3s～30s；

重复步骤A和步骤B多个周期。

11.根据权利要求10所述的晶格失配的多结太阳能电池制作方法，其特征在于，所述非故意掺杂层的单层厚度范围为2nm-20nm，包括端点值。

12.根据权利要求10所述的晶格失配的多结太阳能电池制作方法，其特征在于，所述V族源为AsH3或PH3；所述III族金属源为TMGa、TMIn或TMAl。

说明书

一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法。

背景技术

[0002] 太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用。

[0003] 但是传统的晶格匹配三结电池顶电池GaInP和中电池In0.01GaAs的电流密度远小于底电池Ge的电流密度，没有充分利用太阳光谱，限制了光电转换效率的提高。提高太阳电池转换效率的最有效的途径是提高各子电池的带隙匹配程度，从而更合理的分配太阳光谱。改变各子电池的带隙需要通过改变三元甚至四元材料的组分配比，往往会导致各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错，影响电池性能。

[0004] 在III-V族太阳电池结构的大失配材料外延中采用变质缓冲层(metamorphic buffer)可以释放晶格失配材料外延时产生的残余应力和阻断位错向有源区的延伸。现有变质缓冲层技术采用组分阶变法，一方面组分逐层增加达到目标晶格常数，另一方面每层采用相同组分，使位错钉扎在每一缓冲层的界面处，不向上延伸进入电池有源区。

[0005] 现有技术中的变质缓冲层技术虽然能够阻挡位错向上延伸，但阻挡位错的能力有限，且释放应力的效果不足，容易出现晶圆翘曲和表面粗糙的问题。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供一种晶格失配的多结太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中变质缓冲层的阻挡位错效果不足，且释放应力效果不好造成的晶圆翘曲和表面粗糙的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 一种晶格失配的多结太阳能电池，至少包括：

[0009] 第一子电池、第二子电池和第三子电池；

[0010] 位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的变质缓冲层；

[0011] 所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；

[0012] 且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；

[0013] 至少一层δ掺杂层，每层所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间。

[0014] 优选地，所述δ掺杂层的材料为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一种。

[0015] 优选地，所述δ掺杂层的总厚度为10nm-100nm，包括端点值。

[0016] 优选地，所述δ掺杂层的掺杂类型为n型掺杂，掺杂杂质包括Si、Te或Se。

[0017] 优选地，所述δ掺杂层的掺杂类型为p型掺杂，掺杂杂质包括Zn、C、Mg或Be。

[0018] 优选地，所述δ掺杂层的掺杂浓度等于或高于1018/m3。

[0019] 优选地，所述变质缓冲层至少包括三个子层，各子层的晶格常数均大于所述第一晶格常数，且各子层的晶格常数沿着所述第一子电池至所述第二子电池的方向增加；且所述三个子层中的至少一层为晶格常数大于所述第二晶格常数的过冲层。

[0020] 本发明还提供一种晶格失配的多结太阳能电池制作方法，用于制作形成上面所述的晶格失配的多结太阳能电池，所述晶格失配的多结太阳能电池制作方法包括：

[0021] 提供第一子电池；

[0022] 在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层，其中，所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间；

[0023] 在所述变质缓冲层的最外层背离所述第一子电池的一侧形成第二子电池；

[0024] 在所述第二子电池上形成第三子电池。

[0025] 优选地，所述在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层，具体包括：

[0026] 在所述第一子电池上形成一层所述变质缓冲层的子层；

[0027] 在所述子层的表面形成一层δ掺杂层；

[0028] 在所述δ掺杂层上形成另一层子层；

[0029] 重复所述形成一层δ掺杂层和形成另一层子层的步骤，以在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层。

[0030] 优选地，所述在所述子层的表面形成一层δ掺杂层，采用外延生长工艺形成δ掺杂层，具体包括：

[0031] A：往外延生长设备中通入V族源和III族金属源，生长形成非故意掺杂层；

[0032] B：保持所述V族源持续通入，断开所述III族金属源，通入掺杂剂3s～30s；

[0033] 重复步骤A和步骤B多个周期。

[0034] 优选地，所述非故意掺杂层的单层厚度范围为2nm-20nm，包括端点值。

[0035] 优选地，所述V族源为AsH3或PH3；所述III族金属源为TMGa、TMIn或TMAl。

[0036] 经由上述的技术方案可知，本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池中，变质缓冲层包括至少两个子层，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变，在相邻两个子层之间还包括一层薄的δ掺杂层，所述δ掺杂层在生长过程中，先一起通入V族源和III族金属源，后续断开III族金属源的通入，由于断开III族金属源，导致生长中断，从而在组分渐变层将绝大多数的位错限制在相邻子层的界面处后，在界面处插入一层薄的δ掺杂层，可以使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，进而能够针对性的增强位错阻断的效果，减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池将组分阶变法的作用与δ掺杂层的作用结合在一起，从而提高了阻挡位错的效果。

[0037] 另外，δ掺杂层的存在，使得薄膜外延生长模式从二维的层状生长转为三维的岛状生长，从而可以使得δ掺杂层和变质缓冲层的子层之间界面处的位错转向湮灭，三维生长模式还能够更好地释放应力。由于δ掺杂层的存在，从而使得变质缓冲层具有应力释放、阻断位错和表面平整的综合功能，实现更大的工艺窗口，改善晶圆翘曲。

[0038] 本发明还提供一种晶格失配的多结太阳能电池的制作方法，用于形成上面所述的晶格失配多结太阳能电池，从而改善太阳能电池晶圆翘曲问题，提高太阳能电池的质量。

附图说明

[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0040] 图1为本发明实施例提供的一种晶格失配的多结太阳能电池结构示意图；

[0041] 图2为本发明实施例提供的另一种晶格失配的多结太阳能电池结构示意图；

[0042] 图3为本发明实施例提供的一种晶格失配的多结太阳能电池结构的局部结构示意图；

[0043] 图4为本发明实施例提供的一种晶格失配的多结太阳能电池制作流程图。

具体实施方式

[0044] 正如背景技术部分所述，现有技术中变质缓冲层采用组分阶变法制作形成，虽然可以把失配产生的位错限制在相邻两层缓冲层的界面处而不向上延伸进入电池有源区，但是这种技术释放应力的效果不是最佳。未能完全释放的应力会通过形成外延层表面起伏来继续释放应力导致表面粗糙，另外外延层中的残余应力还会导致晶圆翘曲。而且，组分阶变法的台阶数目，每层组分阶变量、台阶厚度都需要精细优化，导致工艺窗口较窄，而生产中的工艺波动会导致其阻断位错和释放应力的效果变差。

[0045] 而发明人发现，δ掺杂层采用δ掺杂设计，具有阻断位错和释放应力的作用。

[0046] 基于此，本发明提供一种晶格失配的多结太阳能电池，至少包括：

[0047] 第一子电池、第二子电池和第三子电池；

[0048] 位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的变质缓冲层；

[0049] 所述变质缓冲层包括至少两个子层，所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；

[0050] 且，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，多个所述子层中的In组分渐变；

[0051] 至少一层δ掺杂层，每层所述δ掺杂层位于相邻的两个所述子层之间。

[0052] 本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池中，变质缓冲层包括至少两个子层，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变，在相邻两个子层之间还包括一层薄的δ掺杂层，所述δ掺杂层在生长过程中，先一起通入V族源和III族金属源，后续断开III族金属源的通入，由于断开III族金属源，导致生长中断，从而在组分渐变层将绝大多数的位错限制在相邻子层的界面处后，在界面处插入一层薄的δ掺杂层，可以使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，能够针对性的增强位错阻断的效果，进而减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池将组分阶变法的作用与δ掺杂层的作用结合在一起，从而提高了阻挡位错的效果。

[0053] 另外，δ掺杂层的存在，使得薄膜外延生长模式从二维生长转为三维生长，从而可以使得界面处的位错转向湮灭，三维生长模式还能够更好地释放应力。由于δ掺杂层的存在，从而使得变质缓冲层具有应力释放、阻断位错和表面平整的综合功能，实现更大的工艺窗口，改善晶圆翘曲。

[0054] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0055] 请参见图1，为本发明实施例提供的一种晶格失配的多结太阳能电池，至少包括：第一子电池1、第二子电池5和第三子电池7；位于第一子电池1与第二子电池5之间，位于第一子电池1与第二子电池5之间的变质缓冲层3；变质缓冲层3包括至少两个子层(31、32、33、
34)，变质缓冲层3的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个所述子层中的In组分恒定；且，沿第一子电池1至第二子电池5的方向，多个子层中的In组分渐变；δ掺杂层8(δ1、δ
2、δ3)，δ掺杂层位于相邻的两个子层(31、32、33、34)之间。

[0056] 需要说明的是，本实施例中δ掺杂层为采用δ掺杂设计的掺杂层，δ掺杂是在对半导体基片的分子束外延过程中，通过中断生长和同时进行杂质淀积而完成的一种掺杂方式。本实施例中不限定δ掺杂层的具体材质，为了使得δ掺杂层8与变质缓冲层3的晶格匹配，本实施例中可选的，所述δ掺杂层的材料为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一种。尤其，当变质缓冲层的材质为GaInAs时，δ掺杂层的材料为对应的GaInAs，其他材质依次类推，本实施例中对此不再进行赘述。

[0057] 本实施例中δ掺杂层8(δ1、δ2、δ3)位于变质缓冲层3相邻两个子层之间，且为了保证太阳能电池总体厚度较薄，δ掺杂层的单层厚度较薄，只要能够起到相应的作用即可，本实施例中对δ掺杂层的单层厚度不做限定，可选的，单层δ掺杂层的厚度范围为2nm-20nm，包括端点值。本实施例中对δ掺杂层8和变质缓冲层各个子层组成的结构的数目也不做限定，可以根据实际需求进行不同数量制作，可选的，一层δ掺杂层和一层变质缓冲层子层组成的结构的数量可选为3组-100组，其中，δ掺杂层的总体厚度范围为10nm-100nm，包括端点值。

[0058] 另外，本发明实施例中对δ掺杂层的掺杂类型也不做限定，可以是n型掺杂，也可以是p型掺杂；可选的，当δ掺杂层的掺杂类型为n型掺杂时，掺杂杂质可以是Si、Te或Se。当δ掺杂层的掺杂类型为p型掺杂时，掺杂杂质可以是Zn、C、Mg或Be。

[0059] 本发明实施例中对δ掺杂层的掺杂浓度不做限定，发明人经过实验数据证明，只要在变质缓冲层中间加一层δ掺杂层即可使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，从而减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。同时使得界面处的位错转向湮灭，能够更好地释放应力，改善晶圆翘曲即可。但是经过实验证明，当δ掺杂层的掺杂浓度较小时，实现的效果较差，为了使得加入δ掺杂层后，晶格失配的太阳能电池性能提升较为明显，可选的，18 3
δ掺杂层的掺杂浓度等于或高于10 /m。

[0060] 本实施例中变质缓冲层3为组分阶变层，所述组分为其中的In组分。本实施例中变质缓冲层的每个子层的In组分恒定，但沿第一子电池1至第二子电池5的方向，上面一个子层中的In组分相对于下面一个子层中的In组分逐渐变化，本发明实施例中不限定变质缓冲层中的组分阶变层的In组分变化趋势，可选的，多个子层中的In组分沿第一子电池1至第二子电池5的方向增加。本实施例中，多个子层中的In组分的增加，可以是线性增加，也可是非线性增加，所述非线性增加方式，可选为指数增加，本实施例中对此不做限定。组分阶变层的作用为：一方面组分逐层增加达到目标晶格常数，另一方面每层采用相同组分，使位错钉扎在每一缓冲层的界面处，不向上延伸进入电池有源区。

[0061] 需要说明的是，本实施例中第一子电池1具有第一晶格常数a1，第二子电池5具有第二晶格常数a2，且第一晶格常数a1小于第二晶格常数a2；变质缓冲层中的各子层的晶格常数均大于第一晶格常数a1，且各子层的晶格常数沿着第一子电池至第二子电池的方向增加。

[0062] 另外，为了增强变质缓冲层的释放应力和阻断位错延伸的作用，本实施例中变质缓冲层还包括至少一层过冲层，所述过冲层为晶格常数大于第二子电池5的晶格常数a2的子层。也即，当变质缓冲层包括三个子层时，最靠近第二子电池的子层为过冲层。当变质缓冲层包括四个子层时，最靠近第二子电池的子层与次靠近第二子电池的子层晶格常数相同，且均为过冲层，或者仅最靠近第二子电池的子层为过冲层，本实施例中对此不做限定。

[0063] 需要说明的是，通常晶格失配的多结太阳能电池结构在第一子电池1和第二子电池5之间还包括第一隧穿结2，为了增加太阳能电池的光电性能，还可以在第一隧穿结2和第二子电池5之间设置DBR(分布式布拉格)反射层，用于将进入到太阳能电池的光反射至第二子电池和第三子电池方向，从而对太阳光进行二次吸收。同样的，在第二子电池5和第三子电池7之间还包括第二隧穿结6。

[0064] 为了清楚说明本发明实施例中提供的多结太阳能电池结构，本实施例中以三结太阳能电池进行说明，如图2所示。具体的：

[0065] 第一子电池1包括衬底、位于衬底上的反射区以及成核区；

[0066] 第一隧穿结2位于第一子电池1的成核层表面；

[0067] 变质缓冲层和δ掺杂层20位于第一隧穿结2的表面；

[0068] DBR反射层位于变质缓冲层和δ掺杂层20的最外层变质缓冲层子层的表面；

[0069] 第二子电池5形成在DBR反射层4的表面，第二子电池5在沿背离第一子电池1的方向上，依次包括背场层、基区、发射区和窗口层；

[0070] 第二隧穿结6形成在第二子电池5的窗口层上；

[0071] 第三子电池7形成在第二隧穿结6的表面，第三子电池7沿背离第一子电池1的方向上，依次包括背场层、发射区、窗口层和欧姆接触层。

[0072] 需要说明的是，本实施例中多结太阳能电池可以是三结太阳能电池，也可以是四结太阳能电池，本实施例中对此不做限定。当多结太阳能电池为三结太阳能电池时，在第三子电池背离第二隧穿结的表面设置有欧姆接触层，用于与太阳能电池的电极连接。当多结太阳能电池为四结太阳能电池时，所述第三子电池背离所述第二隧穿结的表面还设置有第三隧穿结，第三隧穿结背离所述第三子电池的表面还设置有第四子电池，第四子电池背离所述第三隧穿结的表面设置欧姆接触层，从而形成四结太阳能电池。本实施例中对所述晶格失配的多结太阳能电池的材质不做限定。三结太阳能电池可选为Ge衬底电池。

[0073] 本实施例中变质缓冲层和δ掺杂层20的具体结构，如上面实施例中描述的，请参见图3所示，包括一层变质缓冲层子层31、一层δ掺杂层δ1、一层变质缓冲层子层32、一层δ掺杂层δ2、一层变质缓冲层子层33、一层δ掺杂层δ3、一层变质缓冲层子层34、一层δ掺杂层δ4、一层变质缓冲层子层35。

[0074] 其中，δ掺杂层的材质优选与变质缓冲层的材质相同，可选为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP中的一种；δ掺杂层的制作方法具体可以是：

[0075] 1)保持五族源(AsH3或PH3)持续通入，通入三族金属源(TMGa、TMIn、或TMAl)生长非故意掺杂层，单层厚度2nm-20nm，包括端点值；

[0076] 2)保持五族源(AsH3或PH3)持续通入，断开三族金属源，通入掺杂剂3s～30s。

[0077] 循环步骤1)和2)3周期至100周期，包括端点值，直至生长总厚度10nm-100nm，包括端点值。

[0078] 以上制作方法仅是举例说明，对本发明实施例中的δ掺杂层的具体制作过程不做限定，在本发明其他实施例中还可以采用其他制作方法形成δ掺杂层。

[0079] 本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池中，变质缓冲层包括至少两个子层，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变，在相邻两个子层之间还包括一层薄的δ掺杂层，所述δ掺杂层在生长过程中，先一起通入V族源和III族金属源，后续断开III族金属源的通入，由于断开III族金属源，导致生长中断，从而在组分渐变层将绝大多数的位错限制在相邻子层的界面处后，在界面处插入一层薄的δ掺杂层，可以使得部分原本还会向上延伸的位错被阻断，进而能够针对性的增强位错阻断的效果，减少了外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量。本发明提供的晶格失配的多结太阳能电池将组分阶变法的作用与δ掺杂层的作用结合在一起，从而提高了阻挡位错的效果。

[0080] 另外，δ掺杂层的存在，使得薄膜外延生长模式从二维生长转为三维生长，从而可以使得界面处的位错转向湮灭，三维生长模式还能够更好地释放应力。由于δ掺杂层的存在，从而使得变质缓冲层具有应力释放、阻断位错和表面平整的综合功能，实现更大的工艺窗口，改善晶圆翘曲。

[0081] 本发明还提供一种晶格失配的多结太阳能电池的制作方法，如图4所示，为本发明实施例提供的晶格失配的多结太阳能电池的制作方法流程示意图，所述晶格失配的多结太阳能电池制作方法包括：

[0082] S101：提供第一子电池；

[0083] 需要说明的是，本实施例中不限定多结太阳能电池的具体材质，本实施例中以第三子电池为GaInP、第二子电池为InGaAs以及第一子电池为Ge的三结太阳电池为例进行说明。其中，第一子电池为具有由晶格常数(a1)的材料构成的PN结，所述第二子电池为具有由晶格常数(a2)的材料构成的PN结，a1比a2小至少0.001nm。

[0084] 本实施例中不限定所述第一型衬底为P型还是N型，只要能够和后续的掺杂形成PN结，作为第一子电池即可。可选的，本实施例中第一型衬底为P型Ge衬底。

[0085] 本实施例中在P型Ge衬底上进行磷扩散获得N型发射区，形成了第一子电池的PN结，并通过在P型Ge衬底上面生长和衬底晶格匹配的GaInP或AlGaInP层作为成核层，并作为第一子电池的窗口层。

[0086] 另外，本发明实施例中第一子电池的材质还可以是GaAs衬底，具体制作方法为：提供GaAs衬底，在该GaAs衬底上通过生长方式形成P型GaAs层，然后再形成N型GaAs层，构成PN结，形成第一子电池。

[0087] S102：在所述第一子电池上形成变质缓冲层和δ掺杂层；

[0088] 需要说明的是，如图2所示，通常在第一子电池1和第二子电池5之间不仅仅包括变质缓冲层，还包括第一隧穿结、DBR(分布式布拉格)反射层等结构。因此，在第一子电池上形成变质缓冲和δ掺杂层之前还包括：在第一子电池表面形成第一隧穿结的步骤。若所述多结太阳能电池还包括DBR反射层，则形成变质缓冲层后，还需要包括制作DBR反射层的步骤。

[0089] 本实施例中不限定第一隧穿结的制作方法，需要说明的是，所述第一隧穿结由一层P型层和一层N型层组成，具体的，第一隧穿结的制作可以为：生长n型GaAs或n型GaInP作为第一隧穿结的N型层，生长p型GaAs或AlGaAs材料作为第一隧穿结的P型层。其中，N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。

[0090] 本实施例中所述变质缓冲层的材质为GaInAs、AlGaInAs、GaInP或AlGaInP，每个子层中的In组分恒定，多个子层中的In组分渐变；各子层的晶格常数均大于所述第一晶格常数，且各子层的晶格常数沿着所述第一子电池至所述第二子电池的方向增加；且所述三个子层中的至少一层为晶格常数大于所述第二晶格常数的过冲层。

[0091] 具体地，本实施例中采用金属有机化学气相外延沉积(MOCVD)方法在第一隧穿结上先形成变质缓冲层的子层，然后交替形成δ掺杂层和变质缓冲层的子层。

[0092] 本实施例中在所述子层的表面形成一层δ掺杂层，采用外延生长工艺形成δ掺杂层，具体包括：

[0093] A：往外延生长设备中通入V族源和III族金属源，生长形成非故意掺杂层；

[0094] B：保持所述V族源持续通入，断开所述III族金属源，通入掺杂剂3s～30s；

[0095] 重复步骤A和步骤B多个周期。

[0096] 本实施例中不限定所述V族源的种类和III族金属源的种类，可选的，所述V族源为AsH3或PH3；所述III族金属源为TMGa、TMIn或TMAl。本实施例中单层δ掺杂层的厚度范围可选为2nm-20nm，包括端点值。因此，本实施例中所述非故意掺杂层的单层厚度范围为2nm-20nm，包括端点值。

[0097] 需要说明的是，本发明实施例中，不限定变质缓冲层中子层的个数，可选的，为了能够保证δ掺杂层释放应力的效果较好，本实施例中变质缓冲层中各子层的总个数可以是3层-100层。

[0098] 也即采用外延生长工艺形成δ掺杂层，可以具体为：

[0099] 1)保持五族源(AsH3或PH3)持续通入，通入三族金属源(TMGa、TMIn、TMAl)生长非故意掺杂层，单层厚度2nm-20nm，包括端点值；

[0100] 2)保持五族源(AsH3或PH3)持续通入，断开三族金属源，通入掺杂剂3s～30s。

[0101] 循环步骤1)和2)3周期至100周期，包括端点值，直至生长总厚度10nm-100nm，包括端点值。

[0102] 本实施例中不限定分布式布拉格反射层的具体结构，可选的，所述分布式布拉格反射层包括AlxGaInAs层和AlyGaInAs层，AlxGaInAs层和AlyGaInAs层交替生长n个周期，其中，x、y、n为整数；且0≦y

[0103] S103：在所述变质缓冲层的最外层背离所述第一子电池的一侧形成第二子电池；

[0104] 本实施例中不限定第二子电池的具体材质，可选的，所述第二子电池沿第一子电池指向第三子电池的方向上依次包括：背场层、p型掺杂InGaAs层基区、n型掺杂InGaAs层发射区、窗口层。其中背场层选取GaInP或AlGaAs材料，窗口层选取AlGaInP或AlInP材料。

[0105] S104：在所述第二子电池上形成第三子电池；

[0106] 如图2所示的晶格失配的多结太阳能电池结构所示，第二子电池和第三子电池之间还包括第二隧穿结，因此，在第二子电池上形成第三子电池之前，还包括：在第二子电池背离第一子电池的表面形成第二隧穿结。

[0107] 需要说明的是，第二隧穿结同样包括一层P型层和一层N型层；本实施例中在第二子电池背离第一隧穿结的表面生长n型InGaAs或n型GaInP作为第二隧穿结的N型层，生长p型InGaAs或AlInGaAs材料作为第二隧穿结的P型层。其中，N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。

[0108] 形成第二隧穿结后，在所述第二隧穿结背离所述第二子电池的表面形成第三子电池。

[0109] 本实施例中不限定第三子电池的具体材质，可选的，所述第三子电池沿第一子电池指向第三子电池的方向上依次包括：AlGaInP背场层、p型掺杂AlGaInP或GaInP层基区、n型掺杂AlGaInP或GaInP层发射区、AlInP窗口层。

[0110] 需要说明的是，本实施例中不限定所述多结太阳能电池的具体形式，可选的，所述多结太阳能电池可以是三结太阳能电池，也可以是四结太阳能电池。

[0111] 当所述多结太阳能电池为三结太阳能电池时；在所述形成第三子电池之后，还包括：在所述第三子电池背离所述第二隧穿结的表面形成欧姆接触层。也即生长InGaAs层作为与电极形成欧姆接触的N型接触层。

[0112] 当所述多结太阳能电池为四结太阳能电池时；在所述形成第三子电池之后，还包括：

[0113] 在所述第三子电池背离所述第二隧穿结的表面形成第三隧穿结；

[0114] 在所述第三隧穿结背离所述第三子电池的表面形成第四子电池；

[0115] 在所述第四子电池背离所述第三隧穿结的表面形成欧姆接触层。

[0116] 本发明实施例提供的晶格失配的多结太阳能电池的制作方法，用于形成上一实施例中的晶格失配的多结太阳能电池，使得变质缓冲层在具有组分阶变层的优点的同时，能够因为插入δ掺杂层，在组分阶变的界面处针对性的增强位错阻断的效果，减少外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量；同时还能够使得δ掺杂层和变质缓冲层的子层之间界面处的位错转向湮灭，三维生长模式还能够更好地释放应力，从而同时实现了有效阻断位错向第二子电池的有源层延伸以及有效释放应力的目的，提高了多结太阳能电池的性能，同时应力释放较为完全，进而改善了晶圆的翘曲。

[0117] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

[0118] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。