專利名稱：倒置變質(zhì)多結(jié)太陽能電池中的障壁層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池半導(dǎo)體裝置的領(lǐng)域，且明確地說，涉及包括變質(zhì)層的多結(jié)太 陽能電池。此類裝置還包括倒置變質(zhì)太陽能電池。
背景技術(shù)：
光伏電池(也稱為太陽能電池)是在過去幾年中變得可用的最重要新能源之一。已 對太陽能電池開發(fā)投入了相當(dāng)大的努力。因而，太陽能電池當(dāng)前正用于許多商業(yè)和面向 消費者的應(yīng)用中。盡管已經(jīng)在這個領(lǐng)域中取得了顯著進(jìn)步，但對太陽能電池滿足更復(fù)雜 應(yīng)用的需要的要求尚未能跟上需求。例如用于數(shù)據(jù)通信的衛(wèi)星等應(yīng)用已經(jīng)劇烈增加了對 具有改進(jìn)的電力和能量轉(zhuǎn)換特征的太陽能電池的需求。在衛(wèi)星和其它空間相關(guān)應(yīng)用中，衛(wèi)星電力系統(tǒng)的大小、質(zhì)量和成本取決于所使用的 太陽能電池的電力和能量轉(zhuǎn)換效率。換句話說，有效負(fù)荷的大小和機載服務(wù)的可用性與 所提供的電力量成比例。因此，隨著有效負(fù)荷變得越來越復(fù)雜，充當(dāng)機載電力系統(tǒng)的電 力轉(zhuǎn)換裝置的太陽能電池也變得越來越重要。太陽能電池通常制作成垂直多結(jié)結(jié)構(gòu)并設(shè)置成水平陣列，其中各個太陽能電池串聯(lián) 連接在一起。陣列的形狀和結(jié)構(gòu)以及其所含有的電池數(shù)目部分由所需輸出電壓和電流確 定。 例如M.W.云利斯(Wanless)等人的"用于高性能III-V族光伏能量轉(zhuǎn)換器的晶格失 酉己途45 (Lattice Mismatched Approaches for High Performance, III-V Photovoltaic Energy Converters)" (2005年1月3日到7日第31屆IEEE光伏專家會議的會議論文集，IEEE 出版社，2005年)中所描述的倒置變質(zhì)太陽能電池結(jié)構(gòu)提出將來商用高效率太陽能電池 開發(fā)的重要起點。此現(xiàn)有技術(shù)中所描述的結(jié)構(gòu)提出許多與材料和制作步驟的恰當(dāng)選擇有 關(guān)的實際困難，尤其與"下部"子電池(具有最低帶隙的子電池)與相鄰子電池之間的 晶格失配層相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明之前，現(xiàn)有技術(shù)中所揭示的材料和制作步驟尚未足以使用 倒置變質(zhì)電池結(jié)構(gòu)來生產(chǎn)商業(yè)上可行的且具有能量效率的太陽能電池。明確地說，從變 質(zhì)層傳播的穿透位錯(threading dislocation)提出處理挑戰(zhàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種形成包括上部子電池、中部子電池和下部子電池的多結(jié)太陽能電池的方法，所述方法通過以下步驟實現(xiàn)提供第一襯底，其用于半導(dǎo)體材料的外延生長； 在所述襯底上形成第一太陽能子電池，其具有第一帶隙；在所述第一太陽能子電池上方 形成第二太陽能子電池，其具有小于所述第一帶隙的第二帶隙；在所述第二子電池上方形成障壁層，以抑制穿透位錯；在所述障壁層上方形成分級夾層(grading interlayer)， 所述分級夾層具有大于所述第二帶隙的第三帶隙；以及在所述分級夾層上方形成第三太 陽能子電池，其具有小于所述第二帶隙的第四帶隙，且所述第三T電池相對于所述第二 子電池為晶格失配的。在另一方面中，本發(fā)明還提供一種多結(jié)太陽能電池，所述多結(jié)太陽能電池包括襯 底；第一太陽能子電池，其位于所述襯底上且具有第一帶隙；第二太陽能子電池，其設(shè) 置在所述第一子電池上方且具有小于所述第一帶隙的第二帶隙；障壁層，其設(shè)置在所述 第二子電池上方；分級夾層，其設(shè)置在所述障壁層上方且具有大于所述第二帶隙的第三 帶隙；以及第三太陽能子電池，其設(shè)置在所述分級夾層上方且相對于中部子電池為晶格 失配的并具有小于所述第三帶隙的第四帶隙。所述障壁層由適當(dāng)材料構(gòu)成且為晶格恒定 的，以抑制或防止與分級夾層相關(guān)聯(lián)的穿透位錯傳播。


通過結(jié)合附圖參看以下具體實施方式
將更好且更全面地理解本發(fā)明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的太陽能電池的放大橫截面圖；圖2是在下一工藝步驟之后的圖1的太陽能電池的橫截面圖；圖3是在下一工藝步驟之后的圖2的太陽能電池的橫截面圖4是在下一工藝步驟之后的圖3的太陽能電池的橫截面圖；圖5A是在下一工藝步驟之后的圖4的太陽能電池的橫截面圖，其中移除了原始襯底；圖5B是圖5A的太陽能電池的另一橫截面圖，其中在所述圖式的底部具有替代襯底；圖6A是其中制作太陽能電池的晶片的俯視平面圖；圖6B是其中制作太陽能電池的晶片的仰視平面圖；圖7是在下一工藝步驟之后的圖6B的晶片的俯視平面圖；圖8是在下一工藝步驟之后的圖5A的太陽能電池的橫截面圖；圖9是在下一工藝步驟之后的圖8的太陽能電池的橫截而圖；圖IO是在下一工藝步驟之后的圖9的太陽能電池的橫截而圖；圖11是在下一工藝步驟之后的圖10的太陽能電池的橫截面圖；圖12是在下一工藝步驟之后的圖11的太陽能電池的橫截面圖；圖13是在下一工藝步驟之后的圖12的太陽能電池的橫截面圖圖14是在下一工藝步驟之后的圖13的太陽能電池的橫截面圖；圖15是在下一工藝步驟之后的圖14的太陽能電池的橫截面圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明沒有障壁層的倒置變質(zhì)太陽能電池的外部量子效率(EQE)曲 線圖；圖17是具有和沒有障壁層的中部太陽能子電池的EQE曲線圖；以及 圖18是根據(jù)本發(fā)明具有障壁層的倒置變質(zhì)太陽能電池的EQE曲線圖。
具體實施方式
現(xiàn)將描述本發(fā)明的細(xì)節(jié)，其中包括其示范性方面和實施例。參看附圖和以下描述， 相同參考標(biāo)號用于識別相同或功能相似元件，且希望以高度簡化的圖解方式說明示范性 實施例的主要特征。此外，附圖不希望描繪實際實施例的每個特征，也不希望描繪所描 繪元件的相對尺寸，且并非按比例繪制。圖1描繪在襯底上形成三個子電池A、B和C之后的根據(jù)本發(fā)明的多結(jié)太陽能電池。 更明確地說，其中展示襯底101，其可為砷化鎵(GaAs)、鍺(Ge)或其它合適材料。 在Ge襯底的情況下，在所述襯底上沉積成核層102。在所述襯底上或在所述成核層102 上方，進(jìn)一步沉積緩沖層103和蝕刻終止層104。接著，在層104上沉積接觸層105， 且在所述接觸層上沉積窗口層106。接著，在所述窗口層106上沉積子電池A，其由n十 發(fā)射極層107和p型基極層108組成。
應(yīng)注意到，多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)可由周期表中所列舉的III到V族元素的符合晶格 常數(shù)和帶隙要求的任何合適的組合形成，其中III族包括硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、 銦(In)和鉈(T)。 IV族包括碳(C)、硅(Si)、鍺(Ge)和錫(Sn)。 V族包括氮(N)、 磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)。在優(yōu)選實施例中，發(fā)射極S 107由InGa(Al)P構(gòu)成，凡基極^由InGa(Al)P組成。 括號中的Al項意味著Al是可選成分，且在此例子中，可以在0%到30%范圍內(nèi)的 量使用。在基極層108之上沉積背面場("BSF")層109，其用于降低重組損失。BSF層109驅(qū)動來自位于基極/BSF分界面附近的區(qū)的少數(shù)載流子，以將重組損失的 效應(yīng)減到最小。換句話說，BSF層109降低太陽能子電池A的背側(cè)處的重組損失，且進(jìn) 而降低基極中的重組。在BSF層109之上沉積重度摻雜p型和n型層IIO的序列，其形成隧道二極管，所 述隧道二極管是將子電池A連接到子電池B的電路元件。在隧道二極管層IIO之上沉積窗口層111。子電池B中所使用的窗口層111也操作 以降低重組損失。窗口層lll還改進(jìn)下伏結(jié)的電池表面的鈍化作用。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員應(yīng)明白，可在不脫離本發(fā)明范圍的情況下在電池結(jié)構(gòu)中添加或刪除額外層。在窗口層111之上沉積電池B的各層發(fā)射極層112和p型基極層113。這些層優(yōu) 選地分別由InGaP和Ga(In)As構(gòu)成，但也可使用符合晶格常數(shù)和帶隙要求的任何其它合 適的材料。在電池B之上沉積BSF層114，其執(zhí)行與BSF層109相同的功能。類似于層110, 在BSF層114上方沉積？++/11++隧道二極管U5，從而再次形成將電池B連接到電池C 的電路元件。在隧道二極管115上方沉積障壁層116a (優(yōu)選地由InGa(Al)P構(gòu)成)，到達(dá)大約1.0 微米的厚度。此障壁層希望防止穿透位錯與進(jìn)入中部子電池B和頂部子電池C的生長方 向相反地或在進(jìn)入底部子電池A的生長方向上傳播。障壁層可以是帶隙能量大于或等于 分級夾層116且厚度足以降低穿透位錯的傳播的III-V族化合物半導(dǎo)體層的任何組合。 典型的材料是基于As、 P、 N或Sb的III-V族半導(dǎo)體材料。在障壁層U6a上方沉積分級夾層或變質(zhì)層116。層116優(yōu)選地是一系列在成分上階 梯分級(step-graded)的InGaAlAs層，其具有希望實現(xiàn)從子電池B到子電池C的晶格 常數(shù)過渡的單調(diào)變化的晶格常數(shù)。層116的帶隙為1.5 eV，其符合略大于中部子電池B 的帶隙的值。
分級夾層可由符合平面內(nèi)晶格參數(shù)大于或等于第二太陽能電池B的晶格參數(shù)且小 丁-或等于第三太陽能電池C的晶格參數(shù)且?guī)赌芰看蠖〉诙柲茈姵谺的帶隙能量的 限制的基于As、 P、 N、 Sb的III-V族化合物半導(dǎo)體中的任一者構(gòu)成。在一個實施例中，如云利斯(Wanless)等人的論文中所建議的，階梯級含有9個在 成分上分級的InGaP階梯，其中每一階梯層具有0.25微米的厚度。在優(yōu)選實施例中，層 116由InGaAlAs構(gòu)成，其在至少9個階梯上具有單調(diào)變化的晶格常數(shù)。在本發(fā)明的另一實施例中，可在InGaAlAs變質(zhì)層116上方沉積可選的第二障壁層 116b。第二障壁層116b將具有與障壁層116a不同的成分，且再次基極區(qū)可以是GalnAs、 GaAsSb或GalnAsN。在障壁層U6b上方沉積窗口層117，此窗口層操作以降低子電池"C"中的重組損 失。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，可在不脫離本發(fā)明范圍的情況下在電池結(jié)構(gòu)中添加或 刪除額外層。在窗口層117頂上沉積電池C的各層n+發(fā)射極層118和p型基極層119。這些層 優(yōu)選地分別由InGaP和Ga(In)As構(gòu)成，但也可使用符合晶格常數(shù)和帶隙要求的其它合適 的材料。在電池C頂上沉積BSF層120，所述BSF層執(zhí)行與BSF層109和114相同的功能。 最后，在BSF層120上沉積p+接觸層121。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，可在不脫離本發(fā)明范圍的情況下在電池結(jié)構(gòu)中添加或 刪除額外層。圖2是在下一工藝步驟之后的圖1的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中在 p+半導(dǎo)體接觸層121上方沉積金屬接觸層122。所述金屬優(yōu)選地為Ti/Au/Ag/Au。圖3是在下一工藝步驟之后的圖2的太陽能電池的橫截面圖，在所述T藝步驟中在 金屬層122上方沉積粘合層123。粘合劑優(yōu)選地為GenTak 330(由通用化學(xué)公司(General Chemical Corp.)西己售)。圖4是在下一工藝步驟之后的圖3的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中附 接替代襯底(優(yōu)選地為藍(lán)寶石)。所述替代襯底的厚度約為40密耳，且穿孔有間隔開4mm 且直徑約為1 mm的孔以幫助隨后移除粘合劑和襯底。圖5A是在下一工藝步驟之后的圖4的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中 通過研磨和/或蝕刻步驟序列移除原始襯底，在所述步驟序列中移除襯底101、緩沖層103 和蝕刻終止層104。蝕刻劑是依賴于生長襯底的。圖5B是來自圖5A的太陽能電池的從替代襯底124位于圖式底部的定向上的圖5A
的太陽能電池的橫截面圖。圖6A是其中實施太陽能電池的晶片的俯視平面圖。在每一電池中，存在網(wǎng)格線501 (圖10中的橫截面中更明確展示)、互連總線502 和接觸墊503。圖6B是圖6A中所示的具有四個太陽能電池的晶片的仰視平面圖。圖7是在下一工藝步驟之后的圖6A的晶片的俯視平面圖，在所述工藝步驟中使用磷化物和砷化物蝕刻劑在每 一 電池的周邊周圍蝕刻出臺面510 。圖8是圖5B的太陽能電池的簡化橫截面圖，其僅描繪位于替代襯底124.h方的兒個頂部層和下部層。圖9是在下一工藝步驟之后的圖8的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中通 過HC1/H20溶液移除蝕刻終」l:層104。圖10是在下一工藝步驟序列之后的圖9的太陽能電池的橫截而圖，在所述工藝步 驟序列中在接觸層105上方放置光致抗蝕劑掩模(未圖示)以形成網(wǎng)格線501。網(wǎng)格線 501經(jīng)由蒸發(fā)作用沉積，且以光刻方式進(jìn)行圖案化并沉積在接觸層105上方。提離所述 掩模以形成金屬網(wǎng)格線501。圖ll是在下一工藝步驟之后的圖IO的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中 網(wǎng)絡(luò)線用作掩模以使用擰檬酸/過氧化物蝕刻混合物沿著表面向下蝕刻到達(dá)窗口層106。圖12是在下一工藝步驟之后的圖U的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中 在晶片的具有網(wǎng)格線501的"底"側(cè)的整個表面上方施加抗反射(ARC)介電涂層130。圖13是在下一工藝步驟之后的圖12的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中 使用磷化物和砷化物蝕刻劑向下蝕刻臺面501到達(dá)金屬層122。所述圖式中的橫截面描 繪為如從圖7所示的A-A平面所見的。接著，將一個或一個以上銀電極焊接到接觸墊。圖14是在通過EKC 922移除替代襯底124和粘合劑123之后在下一工藝歩驟之后 的圖13的太陽能電池的橫截面圖。替代襯底中所提供的優(yōu)選穿孔具有0.033英寸的直徑 且分離0.152英寸。圖15是在下一工藝步驟之后的圖14的太陽能電池的橫截面圖，在所述工藝步驟中 在ARC層130上方施加粘合劑并向其附接玻璃罩。圖16到18中提供本發(fā)明的效力的實驗指示。具有圖1中所示的類型但沒有障壁層 116a和116b的結(jié)構(gòu)經(jīng)生長并制作為4cn^電池。進(jìn)行外部量子效率(EQE)測量，且圖 16所示的結(jié)果指示中部子電池B的長波長
子電池A的初始外延層上有未預(yù)期的交叉影線(應(yīng)變消除模式)。光致發(fā)光測圖進(jìn)一步 顯示中部子電池B的發(fā)光低于預(yù)期。陰極發(fā)光測量指示穿透位錯密度在中部子電池B中 較高，但穿透位錯未穿越頂部子電池A。這些測量符合圖16所示的EQE測量。圖17說明根據(jù)本發(fā)明添加障壁層116a與不添加障壁層116a的三結(jié)太陽能電池中的 中間子電池的EQE測量的比較。子電池B (沒有障壁層)的曲線圖具有15.6mA/cn^的 集成電流(AMO)和低于了電池D (具有障壁〗S)的EQE，子電池D具有17.4mA/cm2 的集成電流(AMO)?？赏ㄟ^比較圖16和18的EQE曲線圖來了解在本發(fā)明的太陽能電池中使用障壁層 的效力。圖16是沒有障壁層的圖1的太陽能電池的EQE,且圖18是具有障壁層的太陽 能電池的EQE。圖18的太陽能電池的中部子電池B的電流(17.4mA/cm2)僅略微低于 頂部子電池C的電流(18.4mA/cm2)。中部子電池和頂部子電池的如此緊密的電流匹配 證明了本發(fā)明的效力。將了解，上文所描述的元件的每一者或者兩個或兩個以上元件一起也可有效地應(yīng)用 于不同于上述類型構(gòu)造的其它類型的構(gòu)造中。雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例利用具有頂部和底部電接觸的垂直子電池堆疊，但子電池 或者可借助于通往子電池之間的橫向傳導(dǎo)半導(dǎo)體層的金屬接觸來接觸。此類布置可用于 形成3端子、4端子和一般來說，n端子裝置。子電池可使用這些額外端子在電路中互 連，使得每一子電池中的大部分可用光生電流密度可被有效使用，從而得到多結(jié)電池的 高效率，盡管光生電流密度通常在各個子電池中有所不同。如上面提到的，本發(fā)明可利用一個或一個以上同質(zhì)結(jié)電池或子電池，即其中p-n結(jié) 形成在p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間且所述p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體兩者具有相同化學(xué) 成分和相同帶隙只是摻雜劑種類和類型不同的電池或子電池。具有p型和n型InGaP的 子電池A是同質(zhì)結(jié)子電池的一個實例?；蛘撸景l(fā)明可利用一個或一個以上異質(zhì)結(jié)電池 或子電池，即這樣的電池或子電池其中p-n結(jié)形成在p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間， 且所述p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體除了在形成p-n結(jié)的p型和n型區(qū)中利用不同摻雜劑種 類和類型外，還具有n型和n型區(qū)中的半導(dǎo)體材料的不同化學(xué)成分和/或p型區(qū)中的不同 帶隙能量。窗口或BSF層的成分可利用符合晶格常數(shù)和帶隙要求的其它半導(dǎo)體化合物，且可包 含AlInP、 AlAs、 A1P、 AlGalnP、 AlGaAsP、 AlGalnAs、 AlGalnPAs、 GalnP、 GalnAs、 GalnPAs、 AlGaAs、 AlInAs、 AlInPAs、 GaAsSb、 AlAsSb、 GaAlAsSb、 AlInSb、 GalnSb、 AlGalnSb、 AIN、 GaN、 InN、 GalnN、 AlGalnN、 Ga謹(jǐn)As、 AlGalnNAs、 ZnSSe、 CdSSe 和類似材料，且仍在本發(fā)明的精神內(nèi)。盡管已經(jīng)將本發(fā)明說明并描述為在倒置變質(zhì)多結(jié)太陽能電池中實施，但不希望其限 于所展示的細(xì)節(jié)，因為可在不以任何方式脫離本發(fā)明精神的情況下作出各種修改和結(jié)構(gòu) 變化。在不作進(jìn)一步分析的情況下，前文將全面顯示本發(fā)明的要旨，以使得其他人可通過 應(yīng)用當(dāng)前知識容易使其適用于各種應(yīng)用，而不省略從現(xiàn)有技術(shù)的觀點來看適當(dāng)?shù)亟M成本 發(fā)明的一般或特定方面的基本特點的特征，且因此，此類調(diào)適應(yīng)當(dāng)且希望在所附權(quán)利要 求書的等效物的意義和范圍內(nèi)來理解。
權(quán)利要求
1. 一種形成包含上部子電池、中部子電池和下部子電池的多結(jié)太陽能電池的方法，所述方法包含提供第一襯底，其用于半導(dǎo)體材料的外延生長；在所述襯底上形成第一太陽能子電池，其具有第一帶隙；在所述第一太陽能子電池上方形成第二太陽能子電池，其具有小于所述第一帶隙的第二帶隙；在所述第二子電池上方形成障壁層；在所述障壁層上方形成分級夾層，所述分級夾層具有大于所述第二帶隙的第三帶隙；以及在所述分級夾層上方形成第三太陽能子電池，其具有小于所述第二帶隙的第四帶隙，使得所述第三子電池相對于所述第二子電池而晶格失配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述障壁層由帶隙能量人于或等于所述分級夾層 的帶隙能量的任何基于As、 P、 N或Sb的m-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含在形成所述第三太陽能子電池之前在所 述分級夾層上方形成第二障壁層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二障壁層由帶隙能量大于或等于所述分級夾層的帶隙能量的任何基于As、 p、 n或sb的m-v族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一襯底選S由鍺或GaAs組成的群組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一太陽能子電池由InGa(Al)P發(fā)射極區(qū)和 InGa(Al)P基極區(qū)構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二太陽能電池由GalnP、 GalnAs、 GaAsSb 或GalnAsN發(fā)射極區(qū)和GalnAs、 GaAsSb或GalnAsN基極區(qū)構(gòu)成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分級夾層由基于As、 P、 N、 Sb的III-V族 化合物半導(dǎo)體中的任一者構(gòu)成，其符合平面內(nèi)晶格參數(shù)大于或等于所述第二太陽能 電池的晶格參數(shù)且小于或等于所述第三太陽能電池的晶格參數(shù)且?guī)赌芰看笥谒?述第二太陽能電池的帶隙能量的限制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二太陽能子電池由InGaP發(fā)射極區(qū)和GaAs 基極區(qū)構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分級夾層由InGaAlAs構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述分級夾層由具有單調(diào)變化的晶格常數(shù)的九個 階梯層構(gòu)成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述第三太陽能子電池上方沉積接觸 層且因此形成電接觸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述接觸層上方附接替代第二襯底 且移除所述第一襯底。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述接觸層圖案化為網(wǎng)格；以及圍繞所述人陽能電池的周邊蝕刻凹槽，以便在所述替代第二襯底.l::形成臺而結(jié) 構(gòu)。
15. —種多結(jié)太陽能電池，其包含-襯底；第一太陽能子電池，其位于所述襯底上且具有第一帶隙；第二太陽能子電池，其設(shè)置在所述第一子電池上方且具有小于所述第一帶隙的第 二帶隙；障壁層，其設(shè)置在所述第二子電池上方以lti于減小穿透位錯的傳播； 分級夾層，其設(shè)置在所述障壁層上方且具有大于所述第二帶隙的第三帶隙；以及 第三太陽能子電池，其設(shè)置在所述分級夾層上方且相對于所述中部子電池而晶格 失配并具有小于所述第二帶隙的第四帶隙。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其中所述障壁層由帶隙能量大于或等于所述 分級夾層的帶隙能量的任何基于As、 P、 N或Sb的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其進(jìn)一歩包含第二障壁層，所述第二障壁層 設(shè)置在所述分級夾層與所述第三子電池之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能電池，其中所述第二障壁層由帶隙能量大于或等于 所述分級夾層的帶隙能量的任何基于As、P、N或Sb的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其中所述襯底選自由鍺或GaAs組成的群組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其中所述第一太陽能子電池由InGa(Al)P構(gòu) 成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其中所述第二太陽能子電池由GalnP、GalriAs、 GaAsSb或GalnAsN發(fā)射極區(qū)和Gain As 、 GaAsSb或GalnAsN基極區(qū)構(gòu)成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能電池，其中所述第三太陽能子電池由InGaAs構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種形成包括上部子電池、中部子電池和下部子電池的多結(jié)太陽能電池的方法，所述方法包括提供第一襯底，其用于半導(dǎo)體材料的外延生長；在所述襯底上形成第一太陽能子電池，其具有第一帶隙；在所述第一太陽能子電池上方形成第二太陽能子電池，其具有小于所述第一帶隙的第二帶隙；在所述第二子電池上方形成障壁層，以減少穿透位錯；在所述障壁層上方形成分級夾層，所述分級夾層具有大于所述第二帶隙的第三帶隙；以及在所述分級夾層上方形成第三太陽能子電池，其具有小于所述第二帶隙的第四帶隙，使得所述第三子電池相對于所述第二子電池而晶格失配。
文檔編號H01L31/18GK101399298SQ20081021141
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者坦森·瓦格赫塞, 弗雷德·紐曼, 阿瑟·科恩費爾德, 馬克·A·斯坦 申請人:昂科公司