本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)：

隨著生產(chǎn)力的飛速發(fā)展，全世界對(duì)能源的需求正在猛烈地增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴越來(lái)越嚴(yán)重，其中太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，于是太陽(yáng)電池受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。

基于晶格匹配設(shè)計(jì)思想的正向匹配三結(jié)太陽(yáng)能電池，其材料選擇為Ga_0.5In_0.5P、Ga_0.99In_0.01As和Ge，這三種材料在晶格常數(shù)上匹配好，能獲得更好的外延形貌，材料的禁帶寬度在AM0條件下能夠獲得較好的匹配，但其轉(zhuǎn)換效率目前已經(jīng)幾乎達(dá)到極限，繼續(xù)提高的空間有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中正向匹配三結(jié)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率目前已經(jīng)幾乎達(dá)到極限，繼續(xù)提高的空間有限的問(wèn)題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池，所述正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池包括Ge襯底和帽層，其中，從所述Ge襯底到所述帽層依次設(shè)有Ga_0.5In_0.5P成核層、Ga_0.99In_0.01As緩沖層、第一隧道結(jié)、(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層、第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR、Ga_1-xIn_xAs電池、第二隧道結(jié)、第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR、(AlGa)_1-xIn_xAs電池、第三隧道結(jié)以及(AlGa)_1-yIn_yP電池；

所述第一隧道結(jié)包括n型摻雜的n⁺-GaAs層和p型摻雜的p⁺-AlGaAs層；

所述(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層包括p型摻雜層，厚度為500nm-4000nm，0.01≤x≤0.4；

所述第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR包括p型摻雜層，(AlGa)_1-xIn_xAs和(AlGa)_1-yIn_yAs的厚度均為30nm-300nm，0.01≤x≤0.4，0.01≤y≤0.4；

所述Ga_1-xIn_xAs電池包括n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層，所述n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的厚度均為50nm-300nm，所述p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層的厚度為500nm-3000nm，0.01≤x≤0.4；

所述第二隧道結(jié)包括n型摻雜的n⁺-Ga_1-yIn_yP層和p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層，n型摻雜的n⁺-Ga_1-yIn_yP層和p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的厚度均為10nm-100nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9；

所述第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR包括p型摻雜層，(AlGa)_1-xIn_xAs的厚度為30nm-300nm，(AlGa)_1-yIn_yAs的厚度范圍為30nm-300nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.01≤y≤0.4；

所述(AlGa)_1-xIn_xAs電池包括n型摻雜的n-(AlGa)_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-(AlGa)_1-xIn_xAs基區(qū)層，所述n型摻雜的n-(AlGa)_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層和所述p型摻雜的p-(AlGa)_1-xIn_xAs基區(qū)層的厚度為500nm-3000nm，0.01≤x≤0.4；

所述第三隧道結(jié)包括n型摻雜的n⁺-(AlGa)_1-yIn_yP層和p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層，所述n型摻雜的n⁺-(AlGa)_1-yIn_yP層和所述p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的厚度為10nm-100nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9；

所述(AlGa)_1-yIn_yP電池包括n型摻雜的n-(AlGa)_1-yIn_yP發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-(AlGa)_1-yIn_yP基區(qū)層，所述n型摻雜的n-(AlGa)_1-yIn_yP發(fā)射區(qū)層的厚度范圍為10nm-100nm，所述p型摻雜的p-(AlGa)_1-yIn_yP基區(qū)層的的厚度為100nm-1000nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9。

作為一種改進(jìn)的方案，所述第一隧道結(jié)的厚度為10nm-100nm。

作為一種改進(jìn)的方案，所述Ga_0.99In_0.01As緩沖層的厚度為200nm-2000nm。

作為一種改進(jìn)的方案，所述Ga_0.5In_0.5P成核層的厚度為50-500nm。

作為一種改進(jìn)的方案，所述帽層包括n型摻雜的n⁺-Ga_1-xIn_xAs層，厚度為50nm-1000nm，0.01≤x≤0.4。

由于正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池包括Ge襯底和帽層，其中，從所述Ge襯底到所述帽層依次設(shè)有Ga_0.5In_0.5P成核層、Ga_0.99In_0.01As緩沖層、第一隧道結(jié)、(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層、第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR、Ga_1-xIn_xAs電池、第二隧道結(jié)、第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR、(AlGa)_1-xIn_xAs電池、第三隧道結(jié)以及(AlGa)_1-yIn_yP電池，通過(guò)優(yōu)化電池帶隙在太陽(yáng)光譜中的分布，調(diào)整三個(gè)子電池的組分，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、帽層；2、(AlGa)_1-yln_yP電池；3、第三隧道結(jié)；4、(AlGa)_1-xln_xAs電池；5、第二(AlGa)_1-xln_xAs/(AlGa)_1-yln_yAs DBR；6、第二隧道結(jié)；7、Ga_1-xln_xAs電池；8、第一(AlGa)_1-xln_xAs/(AlGa)_1-yln_yAs DBR；9、(AlGa)_1-xln_xAs漸變緩沖層；10、第一隧道結(jié)；11、Ga_0.99ln_0.01AS緩沖層；12、Ga_0.5ln_0.5P成核層；13、Ge襯底。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1示出了本實(shí)用新型提供的正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說(shuō)明，圖中僅給出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分。

正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池包括Ge襯底13和帽層1，其中，從所述Ge襯底13到所述帽層1依次設(shè)有Ga_0.5In_0.5P成核層12、Ga_0.99In_0.01AS緩沖層11、第一隧道結(jié)10、(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層9、第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 8、Ga_1-xIn_xAs電池7、第二隧道結(jié)6、第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 5、(AlGa)_1-xIn_xAs電池4、第三隧道結(jié)3以及(AlGa)_1-yIn_yP電池2；

Ga_0.5In_0.5P成核層12，其n型摻雜劑為Si、Se或Te，生長(zhǎng)溫度為550–700℃，厚度為50-500nm，通過(guò)該層中磷原子的擴(kuò)散形成n-Ge層，從而形成鍺電池；

Ga_0.99In_0.01AS緩沖層11，其n型摻雜劑為Si、Se或Te，生長(zhǎng)溫度為600-750度，厚度為200nm-2000nm；

第一隧道結(jié)10包括n型摻雜的n⁺-GaAs層和p型摻雜的p⁺-AlGaAs層，n型摻雜的n⁺-GaAs層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p⁺-AlGaAs層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述n型摻雜的n⁺-GaAs層的濃度和所述p型摻雜的p⁺-AlGaAs層的濃度均為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，其中，該第一隧道結(jié)10的厚度為10nm-100nm，生長(zhǎng)溫度為550-700度；

所述(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層9包括p型摻雜層，In的組分從下到上從0.01線性或階梯漸變到x，p型摻雜層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述p型摻雜層的濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度為500nm-4000nm，0.01≤x≤0.4，其生長(zhǎng)溫度為600-750度；

第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 8包括p型摻雜層，p型摻雜層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述p型摻雜層的濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，周期數(shù)為5-30個(gè)，在每個(gè)周期內(nèi)，(AlGa)_1-xIn_xAs和(AlGa)_1-yIn_yAs的厚度均為30nm-300nm，其生長(zhǎng)溫度為600-750度，0.01≤x≤0.4，0.01≤y≤0.4，；

Ga_1-xIn_xAs電池7包括n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層，n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層的摻雜劑為Zn、Mg或C，n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層的濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，所述n型摻雜的n-Ga_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的厚度均為50nm-300nm，所述p型摻雜的p-Ga_1-xIn_xAs基區(qū)層的厚度為500nm-3000nm，其生長(zhǎng)溫度為600-750度，其中，0.01≤x≤0.4；

第二隧道結(jié)6包括n型摻雜的n⁺-Ga_1-yIn_yP層和p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層，n型摻雜的n⁺-Ga_1-yIn_yP層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述n型摻雜的n⁺-Ga_1-yIn_yP層的濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度為10nm-100nm，所述p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度為10nm-100nm，其生長(zhǎng)溫度為550-700度，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9；

第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 5包括p型摻雜層，p型摻雜層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述p型摻雜層的濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，周期數(shù)為5-30個(gè)，每個(gè)周期內(nèi)，(AlGa)_1-xIn_xAs的厚度為30nm-300nm，(AlGa)_1-yIn_yAs的厚度范圍為30nm-300nm，其生長(zhǎng)溫度為600-750度，其中，0.01≤x≤0.4，0.01≤y≤0.4；

(AlGa)_1-xIn_xAs電池4包括n型摻雜的n-(AlGa)_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-(AlGa)_1-xIn_xAs基區(qū)層，n型摻雜的n-(AlGa)_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p-(AlGa)_1-xIn_xAs基區(qū)層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述n型摻雜的n-(AlGa)_1-xIn_xAs發(fā)射區(qū)層的濃度為1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度為50nm-300nm；所述p型摻雜的p-(AlGa)_1-xIn_xAs基區(qū)層的濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，厚度為500nm-3000nm，0.01≤x≤0.4；

第三隧道結(jié)3包括n型摻雜的n⁺-(AlGa)_1-yIn_yP層和p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層，n型摻雜的n⁺-(AlGa)_1-yIn_yP層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述n型摻雜的n⁺-(AlGa)_1-yIn_yP層的濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度為10nm-100nm，所述p型摻雜的p⁺-(AlGa)_1-xIn_xAs層的濃度為1×10¹⁹-1×10²¹cm^-3，厚度為10nm-100nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9；

(AlGa)_1-yIn_yP電池2包括n型摻雜的n-(AlGa)_1-yIn_yP發(fā)射區(qū)層和p型摻雜的p-(AlGa)_1-yIn_yP基區(qū)層，n型摻雜的n-(AlGa)_1-yIn_yP發(fā)射區(qū)層的摻雜劑為Si、Se或Te，p型摻雜的p-(AlGa)_1-yIn_yP基區(qū)層的摻雜劑為Zn、Mg或C，所述n型摻雜的n-(AlGa)_1-yIn_yP發(fā)射區(qū)層的濃度為1×10¹⁷-1×1019cm^-3，厚度范圍為10nm-100nm，所述p型摻雜的p-(AlGa)_1-yIn_yP基區(qū)層的濃度為1×10¹⁶-1×10¹⁸cm^-3，厚度為100nm-1000nm，其中，0.01≤x≤0.4，0.4≤y≤0.9。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，帽層1包括n型摻雜的n⁺-Ga_1-xIn_xAs層，摻雜劑為Si、Se或Te，濃度為1×10¹⁸-1×10²¹cm^-3，厚度為50nm-1000nm，生長(zhǎng)溫度為550–700℃，0.01≤x≤0.4。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，采用第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 8和第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 5的結(jié)構(gòu)，可以反射Ga_1-xIn_xAs電池7和(AlGa)_1-xIn_xAs電池4的光子，從而實(shí)現(xiàn)被兩個(gè)子電池重新吸收，提高量子效率和抗輻照能力。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，正向失配四結(jié)太陽(yáng)能電池包括Ge襯底13和帽層1，其中，從所述Ge襯底13到所述帽層1依次設(shè)有Ga_0.5In_0.5P成核層12、Ga_0.99In_0.01AS緩沖層11、第一隧道結(jié)10、(AlGa)_1-xIn_xAs漸變緩沖層9、第一(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 8、Ga_1-xIn_xAs電池7、第二隧道結(jié)6、第二(AlGa)_1-xIn_xAs/(AlGa)_1-yIn_yAs DBR 5、(AlGa)_1-xIn_xAs電池4、第三隧道結(jié)3以及(AlGa)_1-yIn_yP電池2，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化電池帶隙在太陽(yáng)光譜中的分布，調(diào)整三個(gè)子電池的組分，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。