本技術(shù)涉及太陽能電池，尤其涉及一種太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、太陽能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，是一種有效的清潔能源形式。傳統(tǒng)太陽能電池通常是硅太陽能電池，但硅太陽能電池對(duì)太陽光譜的吸收波段比較單一，因此，多結(jié)太陽能電池應(yīng)運(yùn)而生。多結(jié)太陽能電池是由不同禁帶寬度的子電池通過隧穿結(jié)串聯(lián)而成，各子電池分別吸收太陽光譜的不同波段，從而大大提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

2、iii-v族化合物半導(dǎo)體太陽能電池在目前材料體系中轉(zhuǎn)換效率最高，同時(shí)具有耐高溫性能好、抗輻照能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是新一代高性能長(zhǎng)壽命空間主電源。例如，gainp/ingaas/ge晶格匹配結(jié)構(gòu)的三結(jié)太陽能電池已在航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是，傳統(tǒng)的晶格匹配的三結(jié)太陽能電池中，gainp頂電池和ingaas中電池的電流密度遠(yuǎn)小于ge底電池的電流密度，這樣不能充分利用太陽光譜，限制了太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高。

3、提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的最有效的途徑是提高各子電池的帶隙匹配程度，從而更合理的分配太陽光譜，改變太陽能電池中各子電池的帶隙需要通過改變子電池中三元甚至四元材料的組分配比來實(shí)現(xiàn)，然而，改變子電池中多元材料的組分配比往往會(huì)導(dǎo)致子電池間存在晶格失配，繼而在子電池間產(chǎn)生殘余應(yīng)力和位錯(cuò)，影響太陽能電池的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)及其制備方法，以在多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)中晶格失配的相鄰兩子電池之間引入兩組變質(zhì)緩沖層，在晶格失配的相鄰兩子電池之間起到晶格過渡的作用，有效釋放晶格失配材料外延時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，并有效阻斷位錯(cuò)向子電池的有源區(qū)延伸，提高多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括襯底和位于所述襯底一側(cè)層疊的多個(gè)子電池，所述多個(gè)子電池包括相鄰設(shè)置的第一子電池和第二子電池；所述第一子電池包括由具有第一晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，所述第二子電池包括由具有第二晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，所述第一晶格常數(shù)比所述第二晶格常數(shù)至少小0.002nm；

4、其中，所述第一子電池和所述第二子電池之間設(shè)置有兩組變質(zhì)緩沖層，第二組變質(zhì)緩沖層位于第一組變質(zhì)緩沖層靠近所述第二子電池的一側(cè)；

5、所述第一組變質(zhì)緩沖層由algainas材料構(gòu)成，所述第一組變質(zhì)緩沖層包括沿所述第一子電池指向所述第二子電池的方向?qū)盈B的m層序列，m≥3，且m為整數(shù)；所述第一組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于所述第一晶格常數(shù)，且小于所述第二晶格常數(shù)；所述第一組變質(zhì)緩沖層中至少前m-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大；

6、所述第二組變質(zhì)緩沖層由gainp材料或者algainp材料構(gòu)成，所述第二組變質(zhì)緩沖層包括沿所述第一子電池指向所述第二子電池的方向?qū)盈B的n層序列，n≥2，且n為整數(shù)；所述第二組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于所述第一組變質(zhì)緩沖層中各層序列的平均晶格常數(shù)；所述第二組變質(zhì)緩沖層中，前n-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大，第n-1層序列的晶格常數(shù)大于第n層序列的晶格常數(shù)，第n層序列的晶格常數(shù)與所述第二晶格常數(shù)之間的差值小于預(yù)設(shè)閾值。

7、可選的，所述第一組變質(zhì)緩沖層中，第m層序列的晶格常數(shù)小于第m-1層序列的晶格常數(shù)。

8、可選的，所述第一組變質(zhì)緩沖層中，第m層序列的晶格常數(shù)大于第m-1層序列的晶格常數(shù)。

9、可選的，所述第二組變質(zhì)緩沖層的第1層序列的晶格常數(shù)大于所述第一組變質(zhì)緩沖層的第m層序列的晶格常數(shù)。

10、可選的，所述第二組變質(zhì)緩沖層的第1層序列的晶格常數(shù)小于所述第一組變質(zhì)緩沖層的第m層序列的晶格常數(shù)。

11、可選的，所述第二組變質(zhì)緩沖層中第n層序列的晶格常數(shù)不小于所述第二晶格常數(shù)。

12、可選的，所述第二組變質(zhì)緩沖層由algainp材料構(gòu)成，所述第二組變質(zhì)緩沖層中各層序列的al組分不大于30%。

13、可選的，所述襯底為gaas襯底，所述多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)包括沿背離所述gaas襯底的方向依次層疊的犧牲層、第一歐姆接觸層、第三子電池、第一隧穿結(jié)、所述第一子電池、第二隧穿結(jié)、所述兩組變質(zhì)緩沖層、所述第二子電池以及第二歐姆接觸層，其中，所述犧牲層為alas層，所述第一子電池為gaas子電池，所述第二子電池為ingaas子電池，所述第三子電池為algainp子電池。

14、可選的，所述襯底為ge襯底，所述多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)包括沿背離所述ge襯底的方向依次層疊的所述第一子電池、第三隧穿結(jié)、所述兩組變質(zhì)緩沖層、布拉格反射層、所述第二子電池、第四隧穿結(jié)、第四子電池以及第三歐姆接觸層，其中，所述第一子電池為ge子電池，所述第二子電池為ingaas子電池，所述第四子電池為algainp子電池或gainp子電池。

15、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

16、提供一襯底；

17、在所述襯底一側(cè)形成層疊的多個(gè)子電池，所述多個(gè)子電池包括相鄰設(shè)置的第一子電池和第二子電池；所述第一子電池包括由具有第一晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，所述第二子電池包括由具有第二晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，所述第一晶格常數(shù)比所述第二晶格常數(shù)至少小0.002nm；

18、其中，所述第一子電池和所述第二子電池之間設(shè)置有兩組變質(zhì)緩沖層，第二組變質(zhì)緩沖層位于第一組變質(zhì)緩沖層靠近所述第二子電池的一側(cè)；

19、所述第一組變質(zhì)緩沖層由algainas材料構(gòu)成，所述第一組變質(zhì)緩沖層包括沿所述第一子電池指向所述第二子電池的方向?qū)盈B的m層序列，m≥3，且m為整數(shù)；所述第一組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于所述第一晶格常數(shù)，且小于所述第二晶格常數(shù)；所述第一組變質(zhì)緩沖層中至少前m-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大；

20、所述第二組變質(zhì)緩沖層由gainp材料或者algainp材料構(gòu)成，所述第二組變質(zhì)緩沖層包括沿所述第一子電池指向所述第二子電池的方向?qū)盈B的n層序列，n≥2，且n為整數(shù)；所述第二組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于所述第一組變質(zhì)緩沖層中各層序列的平均晶格常數(shù)；所述第二組變質(zhì)緩沖層中，前n-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大，第n-1層序列的晶格常數(shù)大于第n層序列的晶格常數(shù)，第n層序列的晶格常數(shù)與所述第二晶格常數(shù)之間的差值小于預(yù)設(shè)閾值。

21、可選的，所述襯底為gaas襯底，在所述襯底一側(cè)形成層疊的多個(gè)子電池包括：

22、在所述gaas襯底一側(cè)依次形成犧牲層、第一歐姆接觸層、第三子電池、第一隧穿結(jié)、所述第一子電池、第二隧穿結(jié)、所述兩組變質(zhì)緩沖層、所述第二子電池以及第二歐姆接觸層，其中，所述犧牲層為alas層，所述第一子電池為gaas子電池，所述第二子電池為ingaas子電池，所述第三子電池為algainp子電池；

23、利用hf腐蝕液腐蝕所述犧牲層，將所述第一歐姆接觸層至所述第二歐姆接觸層構(gòu)成的電池結(jié)構(gòu)從所述gaas襯底上剝離掉，并將所述第一歐姆接觸層至所述第二歐姆接觸層構(gòu)成的電池結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到其他襯底上。

24、可選的，所述襯底為ge襯底，在所述襯底一側(cè)形成層疊的多個(gè)子電池包括：

25、在所述ge襯底一側(cè)依次形成所述第一子電池、第三隧穿結(jié)、所述兩組變質(zhì)緩沖層、布拉格反射層、所述第二子電池、第四隧穿結(jié)、第四子電池以及第三歐姆接觸層，其中，所述第一子電池為ge電池，所述第二子電池為ingaas子電池，所述第四子電池為algainp子電池或gainp子電池。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

27、本技術(shù)實(shí)施例所提供的多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)包括襯底和位于襯底一側(cè)層疊的多個(gè)子電池，該多個(gè)子電池包括相鄰設(shè)置的第一子電池和第二子電池，第一子電池包括由具有第一晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，第二子電池包括由具有第二晶格常數(shù)的材料構(gòu)成的pn結(jié)，第一晶格常數(shù)比第二晶格常數(shù)至少小0.002nm，即第一子電池和第二子電池之間存在晶格失配的問題；通過在第一子電池和第二子電池之間設(shè)置兩組變質(zhì)緩沖層，在第一子電池和第二子電池之間起到晶格過渡的作用，有效釋放第一子電池和第二子電池之間因晶格失配產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，并有效阻斷第一子電池和第二子電池之間因晶格失配產(chǎn)生的位錯(cuò)向第二子電池的有源區(qū)（即第二子電池的pn結(jié)）延伸，提高多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的性能。

28、具體的，第一子電池和第二子電池之間的兩組變質(zhì)緩沖層中，第二組變質(zhì)緩沖層位于第一組變質(zhì)緩沖層靠近第二子電池的一側(cè)，其中，第一組變質(zhì)緩沖層由algainas材料構(gòu)成，第一組變質(zhì)緩沖層包括沿第一子電池指向第二子電池的方向?qū)盈B的m層序列，m≥3，且m為整數(shù)；第一組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于第一晶格常數(shù)，且小于第二晶格常數(shù)，第一組變質(zhì)緩沖層中至少前m-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大；第二組變質(zhì)緩沖層由gainp材料或者algainp材料構(gòu)成，第二組變質(zhì)緩沖層包括沿第一子電池指向第二子電池的方向?qū)盈B的n層序列，n≥2，且n為整數(shù)；第二組變質(zhì)緩沖層中每層序列的晶格常數(shù)大于第一組變質(zhì)緩沖層中各層序列的平均晶格常數(shù)；第二組變質(zhì)緩沖層中，前n-1層序列的晶格常數(shù)逐漸增大，第n-1層序列的晶格常數(shù)大于第n層序列的晶格常數(shù)，第n層序列的晶格常數(shù)與第二晶格常數(shù)之間的差值小于預(yù)設(shè)閾值。

29、也就是說，第一子電池和第二子電池之間的兩組變質(zhì)緩沖層中，第一組變質(zhì)緩沖層的至少前m-1層序列以及第二組變質(zhì)緩沖層的前n-1層序列的晶格常數(shù)整體逐漸增大，第二組變質(zhì)緩沖層中第n-1層序列的晶格常數(shù)大于第n層序列的晶格常數(shù)，即第二組變質(zhì)緩沖層的第n-1層序列為過沖層，使得第n層序列受到張應(yīng)力，區(qū)別于前面序列晶格常數(shù)逐漸增大而產(chǎn)生的壓應(yīng)力，一方面可以補(bǔ)償前面序列的殘余應(yīng)力，另一方面可以有效避免變質(zhì)緩沖層的位錯(cuò)延伸到第二子電池的有源區(qū)，最終，第二組變質(zhì)緩沖層中第n層序列的晶格常數(shù)與第二晶格常數(shù)之間的差值小于預(yù)設(shè)閾值，第二組變質(zhì)緩沖層的第n層序列和第二子電池之間晶格匹配。

30、并且，第一組變質(zhì)緩沖層由algainas材料構(gòu)成，第二組變質(zhì)緩沖層由gainp材料或者algainp材料構(gòu)成，而(al)gainp材料的硬度高于algainas材料，也就是說，第二組變質(zhì)緩沖層的硬度高于第一組變質(zhì)緩沖層的硬度，從而第二組變質(zhì)緩沖層更不容易產(chǎn)生位錯(cuò)和缺陷，可進(jìn)一步避免變質(zhì)緩沖層的位錯(cuò)延伸到第二子電池的有源區(qū)。

31、由于本技術(shù)實(shí)施例所提供的多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)中，通過第一子電池和第二子電池之間的兩組變質(zhì)緩沖層設(shè)計(jì)解決了第一子電池和第二子電池晶格失配的問題，從而使得該多結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)的性能得以提升。

32、本技術(shù)的其他目的、優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖在下述實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)說明。