本發明專利技術涉及一種雙面外延生長GaAs三結太陽能電池的制備方法，包括在GaAs襯底一面依次外延生長GaAs緩沖層Inx(AlyGa1-y)1-xAs漸變層和第一結InxGa1-xAs電池；在GaAs襯底另一面依次外延生長GaAs緩沖層、第一隧穿結、第二結GaAs電池、第二隧穿結、第三結GaInP電池、GaAs帽層。本發明專利技術通過翻轉GaAs襯底進行雙面外延生長，既實現了隔離晶格失配產生的位錯對生長在襯底反面的第二結電池和第三結電池的影響，提高了電池光電轉換效率，保證了電池性能的穩定，簡化了電池制作工藝、降低了電池制作成本，提高了電池的生產效率，易于實現規模生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于太陽能電池
，特別是涉及一種。
技術介紹
太陽能電池中，光電轉換效率的提高始終是人們不斷追求的目標。目前光電轉換效率已達到的41. 6%的標準InGaP/GaAs/Ge三結太陽能電池技術已經不能滿足于人們的進一步需求。為了使太陽能電池的光電轉換效率獲得進一步提升，人們在標準InGaP/GaAs/Ge 三結太陽能電池基礎上不斷進行技術開發。經研究發現，II1-V太陽能電池的反向外延生長已成為目前又一種提高光電轉換效率的重要技術，即通過一個二次層轉移的支撐物，采用晶圓鍵合和襯底剝離等技術將晶格失配的InGaAs底電池替代Ge底電池，完成反向外延生長II1-V太陽能電池的制作。這種反向外延生長技術使晶格失配產生的微區缺陷向上層延展，避免了晶格失配產生的位錯對其他結電池的影響，保證了最先外延生長的晶格匹配頂電池和中間電池完美外延生長，從而使太陽能電池的光電轉換效率獲得進一步提升。但是，由于反向外延生長的太陽能電池技術不僅需要一個二次層轉移的支撐物，而且采用的晶圓鍵合和薄膜襯底剝離技術均屬于非標準的πι-v族太陽能電池的制程，這些非標準的 II1-V族太陽能電池制程無法與標準InGaP/GaAs/Ge三結太陽能電池兼容，導致電池性能不穩定，并降低了太陽能電池的生產效率，增加了電池的制作成本，在可行性方面不容易實現。
技術實現思路
本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種光電轉換效率高、制備成的電池性能穩定，工藝簡單、制作成本低、生產效率高，易于實現規模生產的雙面外延生長 GaAs三結太陽能電池的制備方法。 本專利技術包括如下技術方案，其特點是包括以下制備步驟步驟1、選用厚度為500-800微米的GaAs片作為GaAs襯底；步驟2、準備好MOCVD設備，將步驟I中的GaAs襯底一面向上置入MOCVD操作室內，生長溫度設置為500°C -800°C，在GaAs襯底上面依次外延生長η型摻雜的GaAs緩沖層、 η型摻雜的Inx (AlyGa1Us漸變層和第一結InxGai_xAS電池；步驟3、將MOCVD操作室內的GaAs襯底翻轉180°，生長溫度為500°C -800°C，在 GaAs襯底上面依次外延生長η型摻雜的GaAs緩沖層、第一隧穿結、第二結GaAs電池、第二隧穿結、第三結GaInP電池、η型摻雜的GaAs帽層；步驟4、最后按照標準電池的封裝工藝制備成雙面外延生長的GaAs三結太陽能電池。本專利技術還可以采用如下技術措施所述步驟I中GaAs襯底為摻雜濃度I X IO17-1 X 1018cm_3、厚度為600微米的η型 GaAs片；所述步驟2和步驟3中MOCVD操作室內的生長溫度均為500°C、600°C或800°C。所述步驟2中，GaAs緩沖層的摻雜濃度為I X IO17-1 X 1018cnT3，厚度為O. 1-0. 3 微米；Inx(AlyGa1JhAs漸變層中，O. 03 ^ x ^ O. 3,0. 5彡y彡O. 7，摻雜濃度為 I X IO17-1 X IO1W3,厚度為 2-5 μ m ;第一結 InxGa1^xAs 電池，包括 p 型摻雜的 InxGa1^xAs 帽層、P型摻雜的Inx(AlyGa1I)1IAs背場層、p型摻雜的InxGahAs基區、η型摻雜的InxGapxAs 發射區和η型摻雜的Inx(AlyGah)^xAs窗口層；O. 3彡χ彡O. 5，O. 5彡y彡O. 7 ;所述 Inx(AlyGa1^y) ^xAs 窗口層的摻雜濃度 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 100_300nm ;所述 InxGahAs 發射區的摻雜濃度I X IO17-1 X 1019cm_3,厚度200-400nm ;所述InxGa1^xAs基區的摻雜濃度 I X IO16-1 X IO1W3,厚度 1500-2000nm ；所述 Inx (AlyGa1^y) ^xAs 背場層的摻雜濃度 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 100-200nm ;所述 InxGa1^xAs 帽層的摻雜濃度 I X IO18-1 X IO1W3, 厚度500-800nm;所述步驟3中，GaAs緩沖層的摻雜濃度為I X IO17-1 X 1018Cm_3，厚度為 O. 1-0. 3微米；第一隧穿結，包括η型摻雜的GaAs層和P型摻雜的Ala4Gaa6As層；所述 GaAs層的摻雜濃度為I X IO18-1 X IO20Cm-3,厚度IOnm-1OOnm ;所述Ala4Gaa6As層的摻雜濃度為 I X IO18-1 X 1020cm_3，厚度 IOnm-1OOnm ;第二結 GaAs 電池，包括 p 型摻雜的 AlxGa1^xAs 背場層、P型摻雜的GaAs基區、η型摻雜的GaAs發射區、η型摻雜的AlxGahAs窗口層； O. 3彡χ彡O. 5 ;所述AlxGa^As背場層的摻雜濃度為I X IO17-1 X IO1W3,厚度100_200nm ； 所述GaAs基區的摻雜濃度為I X IO16-1 X IO1W3,厚度3000_4000nm ;所述GaAs發射區的摻雜濃度為IX IO17-1X 1019cm_3,厚度50-200nm ;所述AlxGa^xAs窗口層的摻雜濃度為 I X IO1 7-1 X IO1W3,厚度為30-100nm ;第二隧穿結，包括η型摻雜的GaAs層和ρ型摻雜的Ala4Gaa6As層；所述GaAs層的摻雜濃度為I X IO18-1 X 102°cnT3,厚度IOnm-1OOnm ;所述 Alci 4Gaci 6As 層的摻雜濃度為 I X IO18-1 X IO2cicnT3，厚度 IOnm-1OOnm ;第三結 GaInP 電池，包括P型摻雜的AlGaInP背場層、P型摻雜的GaInP基區、η型摻雜的GaInP發射區和η型摻雜的AlInP窗口層；所述AlGaInP背場層的摻雜濃度為I X IO17-1 X IO19cnT3，厚度100_200nm ； 所述GaInP基區的摻雜濃度為I X IO16-1 X 1017cm_3,厚度1000_2000nm ;所述GaInP發射區的摻雜濃度為I X IO17-1 X 1019cnT3，厚度為50-200nm;所述AlInP窗口層的摻雜濃度為 I X IO17-1 X IO1W3,厚度 30-100nm ；GaAs 帽層的摻雜濃度為 I X IO18-1 X 1019cnT3，厚度為 IOO-1OOOnm0本專利技術具有的優點和積極效果本專利技術由于采用了與GalnP/GalnAs/Ge三結太陽能電池兼容的器件制備工藝,通過翻轉厚度大于500微米的GaAs襯底進行雙面外延生長，既實現了隔離晶格失配產生的位錯對生長在襯底反面的第二結電池和第三結電池的影響，提高了電池光電轉換效率，達到 41% (AM1. 50，25°〇，10112，500倍聚光)，而且無需采用非標準的II1-V族太陽能電池制程， 保證了電池性能的穩定，簡化了電池制作工藝、降低了電池制作成本，提高了電池的生產效率，易于實現規模生產。附圖說明圖1是本專利技術制備的雙面外延生長GaAs三結太陽能電池結構示意圖中=1-GaAs帽層；2_第三結GaInP電池；3_第二隧穿本文檔來自技高網...
【技術保護點】
雙面外延生長GaAs三結太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括以下制備步驟：步驟1、選用厚度為500?800微米的GaAs片作為GaAs襯底；步驟2、準備好MOCVD設備，將步驟1中的GaAs襯底一面向上置入MOCVD操作室內，生長溫度設置為500℃?800℃，在GaAs襯底上面依次外延生長n型摻雜的GaAs緩沖層、n型摻雜的Inx(AlyGa1?y)1?xAs漸變層和第一結InxGa1?xAs電池；步驟3、將MOCVD操作室內的GaAs襯底翻轉180°，生長溫度為500℃?800℃，在GaAs襯底上面依次外延生長n型摻雜的GaAs緩沖層、第一隧穿結、第二結GaAs電池、第二隧穿結、第三結GaInP電池、n型摻雜的GaAs帽層；步驟4、最后按照標準電池的封裝工藝制備成雙面外延生長的GaAs三結太陽能電池。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王帥，高鵬，劉如彬，康培，孫強，穆杰，
申請(專利權)人：天津藍天太陽科技有限公司，中國電子科技集團公司第十八研究所，
類型：發明
國別省市：
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