專利名稱：一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化石類能源短缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，可再生能源的利用引起各國政府的 重視太陽能以其取之不盡、用之不竭和零污染的特性而受到特別關(guān)注。從長遠來看，隨著太 陽能電池制造技術(shù)的改進以及新的光一電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，結(jié)合各國對環(huán)境的保護和對再 生清潔能源的巨大需求，太陽能電池將是人類利用太陽輻射能最為切實可行的方法，為人 類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。目前，可以預(yù)見太陽能光伏發(fā)電在不遠的將 來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng) 的主體。但是，現(xiàn)有太陽能電池芯片光電轉(zhuǎn)換效率相對較低制約了其進一步廣泛應(yīng)用于實 際工作、生活中，這是由于太陽輻射能流非對稱分布于以500nm左右波長為峰值的，從紫外 200nm波段到遠紅外2600nm波段的較寬光譜范圍內(nèi)，特別是在我國西藏、新疆等高海拔或 高緯度地區(qū)，太陽輻照能流更是大量集中于短波長可見光及紫外光波段部分。而目前多結(jié) 太陽能電池芯片中頂電池芯片禁帶寬度限制在1. 9ev左右，對應(yīng)吸收波長為650nm左右，當(dāng) 短波部分波長遠離該吸收波長后，吸收效率下降導(dǎo)致太陽輻射能流中位于可見光及紫外波 段內(nèi)部包含的大量能量未能獲得有效吸收、利用。因此如何提高太陽能電池芯片對太陽可 見光、紫外光譜中尚未獲得充分利用的能量吸收成為提高現(xiàn)有太陽能電池芯片光電轉(zhuǎn)換效 率，推動、高效太陽能電池芯片發(fā)展，進而促進這一綠色能源得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以ZnSCdSe材料作為頂電池芯片，AlInAs材料作為 緊鄰頂電池芯片下方的次頂電池芯片的多結(jié)太陽電池芯片，擴展太陽能電池芯片芯片的吸 收譜范圍，充分吸收太陽輻射分布于可見光及紫外波段的大量能流，提高太陽能電池芯片 的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的目的是由以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的以鍺(Ge)單晶片1為襯底依次生長底電池(p-Ge，n-Ge)2，成核層(GaAs)3， 緩沖層(GaInAs) 4，勢壘層(n_GaInAs)5，隧道結(jié)(n++AlGaAs, p++GaInAs)6,勢壘層 (p+GaInAs)7,第二節(jié)電池(p-GalnAs, n_GaInAs)8，窗口層(n+AlGalnP/AlInAs)9，第二 隧道結(jié)(n++GaInAs，p++AlGaAs) 10，第二 勢壘層(p+GaInP)ll，第三節(jié)電池(p-GalnP， n-GaInP)12，第二窗口層(η+Α1ΙηΡ) 13，第三隧道結(jié)(n++AlInAs, p++AlInAs) 14，第三勢 壘層(n+AlInAs)15，頂電池(p-AlInAs，n-AlInAs) 16，第三窗口層(n+AlInAs) 17，第四 隧道結(jié)(n++ZnSCdSe，p++ZnSCdSe) 18，第四勢壘層(n+ZnSCdSe) 19，頂電池(p-ZnSCdSe， n-ZnSCdSe)20，第四窗口層(n+ZnSCdSe) 21，歐姆接觸層(n+ZnSCdSe) 22。
一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片采用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法 或分子來外延(MBE)方法制得。本發(fā)明公開的一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，采用半導(dǎo)體單晶片為襯底采 用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子來外延(MBE)方法生長多結(jié)太陽電池芯片芯片， 在現(xiàn)有Ge/GalnAs/InGaP三結(jié)太陽能電池芯片外延材料體系之上增加生長獲得AlInAs材 料次頂電池芯片和ZnSCdSe材料頂電池芯片，充分吸收太陽輻射分布于紫外波段的大量能 流，提高太陽能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。


圖1 一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片示意圖。圖中1、鍺(Ge)單晶片，2、底電池，3、成核層，4、緩沖層，5、勢壘層，6、隧道結(jié)，7、 勢壘層，8、第二節(jié)電池，9、窗口層，10、第二隧道結(jié)，11、第二勢壘層，12、第三節(jié)電池，13、第 二窗口層，14、第三隧道結(jié)，15、第三勢壘層，16、頂電池，17、第三窗口層，18、第四隧道結(jié)， 19、第四勢壘層，20、頂電池芯片，21、第四窗口層，22、歐姆接觸層。
具體實施例方式為了進一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一 步的說明。如圖1所示，一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片采用金屬有機化學(xué)氣相 沉積(MOCVD)方法，以鍺(Ge)單晶片1為襯底依次生長底電池(p_Ge，n-Ge)2，成核層 (GaAs) 3，緩沖層(GaInAs) 4，勢壘層(n-GalnAs) 5，隧道結(jié)(n++AlGaAs, p++GaInAs) 6，勢壘 層(p+GaInAs)7，第二節(jié)電池(p-GalnAs, n_GaInAs)8，窗口層(n+AlGalnP/AlInAs)9，第 二隧道結(jié)(n++GaInAs，p++AlGaAs) 10，第二勢壘層(p+GalnP) 11，第三節(jié)電池(p-GalnP， n-GaInP)12，第二窗口層(η+Α1ΙηΡ) 13，第三隧道結(jié)(n++AlInAs，p++AlInAs) 14，第三勢 壘層(n+AlInAs)15，頂電池(p-AlInAs，n-AlInAs) 16，第三窗口層(n+AlInAs) 17，第四 隧道結(jié)(n++ZnSCdSe，p++ZnSCdSe) 18，第四勢壘層(n+ZnSCdSe) 19，頂電池(p-ZnSCdSe， n-ZnSCdSe) 20，第四窗口層(n+ZnSCdSe) 21，歐姆接觸層(n+ZnSCdSe) 22。在生長具有 AlInAs次頂電池芯片和ZnSCdSe頂電池芯片的五結(jié)太陽電池芯片之后。采用常規(guī)的光刻、 鍍膜和劃片工藝制成太陽電池芯片。本發(fā)明一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，其關(guān)鍵是在現(xiàn)有Ge/GalnAs/InGaP 三結(jié)太陽能電池芯片材料體系之上增加了具有高禁帶寬度的AlInAs材料次頂電池芯片和 ZnSCdSe材料頂電池芯片實現(xiàn)太陽能電池芯片的吸收譜范圍的擴展，有效解決現(xiàn)有太陽能 電池芯片對太陽輻射分布于可見光、紫外波段的大量能流無法充分吸收的問題，提高太陽 能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，其特征在于以鍺(Ge)單晶片為襯底依次生長底電池芯片(p Ge，n Ge)，成核層(GaAs)，緩沖層(GaInAs)，勢壘層(n GaInAs)，隧道結(jié)(n++AlGaAs，p++GaInAs)，勢壘層(p+GaInAs)，第二節(jié)電池芯片(p GaInAs，n GaInAs)，窗口層(n+AlGaInP/AlInAs)，第二隧道結(jié)(n++GaInAs，p++AlGaAs)，第二勢壘層(p+GaInP)，第三節(jié)電池芯片(p GaInP，n GaInP)，第二窗口層(n+AlInP)，第三隧道結(jié)(n++AlInAs，p++AlInAs)，第三勢壘層(n+AlInAs)，頂電池芯片(p AlInAs，n AlInAs)，第三窗口層(n+AlInAs)，第四隧道結(jié)(n++ZnSCdSe，p++ZnSCdSe)，第四勢壘層(n+ZnSCdSe)，頂電池芯片(p ZnSCdSe，n ZnSCdSe)，第四窗口層(n+ZnSCdSe)，歐姆接觸層(n+ZnSCdSe)。
2.一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，其特征在于采用金屬有機化學(xué)氣相沉積 (MOCVD)方法或分子來外延(MBE)方法制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種五結(jié)半導(dǎo)體太陽能光伏電池芯片，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在現(xiàn)有Ge/GaInAs/InGaP三結(jié)太陽能電池芯片外延材料體系之上增加生長獲得AlInAs材料次頂電池芯片和ZnSCdSe材料頂電池芯片，充分吸收太陽輻射分布于紫外波段的大量能流，提高太陽能電池芯片的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/04GK101976689SQ20101025999
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者堯舜, 李建軍, 王智勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)