權(quán)利要求書： 1.一種空間太陽能電池，其特征在于，包括依次疊加的底電池、底中電池隧穿結(jié)、中電池、中頂電池隧穿結(jié)和頂電池；所述頂電池包括自中頂電池隧穿結(jié)開始依次疊加的頂電池反射層、頂電池基區(qū)、頂電池發(fā)射區(qū)、頂電池窗口層和帽子層；所述頂電池反射層為P型AlGaInP層和P型AlInP層交替生長形成的復(fù)合層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述復(fù)合層，由15～30對AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)疊加而成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述復(fù)合層為鋅摻雜復(fù)合層、鎂摻雜復(fù)合層和碳摻雜復(fù)合層中的一種或多種形成的復(fù)合層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述摻雜復(fù)合層為鋅摻雜復(fù)合層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述鋅摻雜復(fù)合層，鋅的濃度

17 3

≥8×10 /cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述底電池與所述底中電池隧穿結(jié)之間，還包括自底電池開始，依次疊加的底中電池緩沖層和中電池反射層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述中電池反射層由P型AlAs層和P型AlGaAs交替生長形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述底中電池緩沖層，為N型GaInAs層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述中頂電池隧穿結(jié)由P++型GaInP層和N++型AlGaAs層交替生長形成。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述底中電池隧穿結(jié)由P++型GaAs層和N++型GaAs層交替生長形成。

說明書： 一種空間太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種空間太陽能電池。背景技術(shù)[0002] 太陽能電池是一種高效率、長壽命、高可靠性的空間能源。現(xiàn)代科學(xué)在對宇宙的探索過程中，太陽能電池是衛(wèi)星和空間電站的主要能量來源。在已發(fā)射的3000多顆各類人造

衛(wèi)星中，80％以上的衛(wèi)星都利用了太陽能電池組件，因此空間太陽能電池需求量增長迅速。

[0003] 硅太陽能電池、砷化鎵太陽能電池是目前常用的幾種空間太陽能電池。其中砷化鎵太陽能電池作為第三代太陽能電池，具有轉(zhuǎn)化效率高、溫度特性好、耐輻照性能強(qiáng)和重量

輕等優(yōu)點。但是現(xiàn)有的砷化鎵空間太陽能電池，對空間可吸收光譜的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種空間太陽能電池，能夠提升對空間中可吸收光的利用率。

[0005] 一種空間太陽能電池，包括依次疊加的底電池、底中電池隧穿結(jié)、中電池、中頂電池隧穿結(jié)和頂電池；所述頂電池包括自中頂電池隧穿結(jié)開始依次疊加的頂電池反射層、頂

電池基區(qū)、頂電池發(fā)射區(qū)、頂電池窗口層和帽子層；所述頂電池反射層為P型AlGaInP層和P

型AlInP層交替生長形成的復(fù)合層。

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式，所述空間太陽能電池，至少具有以下有益效果：

[0007] (1)本發(fā)明提供的頂電池反射層，兼具反射層和背電場層的功能，因此可在保持空間太陽能電池功重比的前提上，提升頂電池對可吸收光的利用率。

[0008] (2)由于頂電池反射層和頂電池晶格常數(shù)匹配一致，因此形成的空間太陽能電池晶格失配低。

[0009] (3)本發(fā)明中可通過調(diào)整P型AlGaInP層、P型AlInP層的厚度，P型AlGaInP層中元素Al和元素Ga的摩爾比例，調(diào)整可反射光的波長，因此本發(fā)明提供的頂電池反射層適用范圍

廣。

[0010] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池包括依次疊加的底電池基區(qū)、底電池發(fā)射區(qū)和底電池窗口層，所述底電池窗口層與所述底中電池緩沖層接觸。

[0011] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池基區(qū)為P型Ge層。[0012] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池發(fā)射區(qū)為N型Ge層，厚度約為0.2μm。[0013] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池發(fā)射區(qū)進(jìn)行了磷摻雜，摻雜源為PH3。[0014] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池窗口層為N型GaInP層，厚度約為0.05μm。[0015] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池的禁帶寬度約為0.67e。[0016] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底電池與所述底中電池隧穿結(jié)之間，還包括自底電池開始，依次疊加的底中電池緩沖層和中電池反射層。

[0017] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底中電池緩沖層，為N型GaInAs層。[0018] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池反射層由P型AlAs層和P型AlGaAs層交替生長形成。

[0019] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述中電池反射層由16對AlAs/AlGaAs結(jié)構(gòu)組成。

[0020] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述中電池反射層，需反射光的波長為650nm～900nm。

[0021] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述中電池反射層中，所述P型AlAs層和P型AlGaAs層的厚度根據(jù)式(1)進(jìn)行計算。

[0022] d＝Nλ/4n(1)。[0023] 其中厚度d為目標(biāo)材料的厚度，n為目標(biāo)材料的折射率，λ為需反射光的波長，N為正整數(shù)。

[0024] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底中電池隧穿結(jié)由P++型GaAs層和N++型GaAs層交替生長形成。

[0025] 所述P++表示p型重?fù)诫s，所述N++表示N型重?fù)诫s。[0026] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底中電池隧穿結(jié)中，所述P++型GaAs層的厚度約為0.03μm；所述N++型GaAs層的厚度約為0.03μm。

[0027] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底中電池隧穿結(jié)中，所述P++型GaAs層的摻雜原19 3 19

子為碳，摻雜濃度約為3×10 /cm ；所述N++型GaAs層的摻雜原子為Te，摻雜濃度約為10 /

3

cm。

[0028] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池，包括自底中電池隧穿結(jié)開始，依次疊加的中電池背場層、中電池基區(qū)、中電池發(fā)射區(qū)和中電池窗口層。

[0029] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池背場層為P型GaInP層。[0030] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池基區(qū)為P型GaxIn1?xAs層，0.01≤x≤0.22。

[0031] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池基區(qū)厚度約為1.8μm。[0032] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池發(fā)射區(qū)為N型GaInP層。[0033] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池發(fā)射區(qū)厚度約為0.2μm。[0034] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池窗口層為N型AlInP層。[0035] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池窗口層厚度約為0.15μm。[0036] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中電池禁帶寬度約為1.4e，該禁帶寬度有利于中電池吸收更多的太陽光，提高中電池的電流密度。

[0037] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中頂電池隧穿結(jié)由P++型GaInP層和N++型AlGaAs層交替生長形成。

[0038] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中頂電池隧穿結(jié)中，所述P++型GaInP層，厚度約19 3

為0.02μm，進(jìn)行了約1×10 /cm的Te摻雜。

[0039] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述中頂電池隧穿結(jié)中，所述N++型AlGaAs層，厚度19 3

約為0.02μm，進(jìn)行了約3×10 /cm的碳摻雜。

[0040] 所述頂電池反射層，所述頂電池反射層同時兼具傳統(tǒng)頂電池背電場層的功能。因此在保持所述空間太陽能電池功重比的前提上，提升了所述頂電池對可吸收光的利用率。

[0041] 在本發(fā)明的一些實施方式中，由于AlGaInP層和AlInP層形成的復(fù)合層，和頂電池晶格常數(shù)匹配一致，因此形成的空間太陽能電池晶格失配低，所述空間太陽能電池的性能

優(yōu)異。

[0042] 在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)入射光的波長λ、P型AlGaInP層和P型AlInP層的厚度d，P型AlGaInP層和P型AlInP層的折射率n、正整數(shù)N滿足式(1)所示關(guān)系時，則入射至所述

頂電池反射層的光可被反射至頂電池所在區(qū)域，繼續(xù)被頂電池利用，因此可增加頂電池對

可吸收光的利用率。

[0043] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池反射層的折射率，調(diào)整方法為：調(diào)整P型AlGaInP層中，元素Al和元素Ga的摩爾比例。

[0044] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池的可吸收光的波長為400nm～650nm。[0045] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述復(fù)合層，由15～30對AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)疊加而成。

[0046] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述復(fù)合層，由16對AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)疊加而成。

[0047] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，與所述中頂電池隧穿結(jié)接觸的第一對AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)，與中電池晶格常數(shù)匹配一致，其中AlInP層和AlGaInP層中，In的摩爾

組分梯度均約為1％。

[0048] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)的對數(shù)，與所述空間太陽能電池的最大電壓(oc)、最大電流(Isc)和電流密度(Jsc)性能相關(guān)。

[0049] 傳統(tǒng)空間太陽電池的背電場層需要有較高的透光率。[0050] 傳統(tǒng)空間太陽電池的背電場層需要有較寬的帶隙以與頂電池基區(qū)形成較高的導(dǎo)帶失配，進(jìn)而形成勢壘、鈍化頂電池基區(qū)和背電場層之間的表面復(fù)合，最終提高載流子的收

集效率。

[0051] 因此本發(fā)明提供的頂電池反射層若要更好的兼具傳統(tǒng)背電場層的作用，需進(jìn)行摻雜，以提高空穴濃度、改變費(fèi)米能級，使費(fèi)米能級偏向價帶、偏離導(dǎo)帶，減少所述頂電池反射

層與所述頂電池基區(qū)之間的復(fù)合損失。

[0052] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述復(fù)合層為鋅摻雜復(fù)合層、鎂摻雜復(fù)合層和碳摻雜復(fù)合層中的一種或多種形成的復(fù)合層。

[0053] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述摻雜復(fù)合層為鋅摻雜復(fù)合層。[0054] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述鋅摻雜復(fù)合層，鋅的濃度≥8×1017/cm3。[0055] 在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)摻雜源為鎂時，可起到減少所述頂電池反射層與所述頂電池基區(qū)之間的復(fù)合損失的作用。

[0056] 在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)摻雜源為碳時，可起到減少所述頂電池反射層與所述頂電池基區(qū)之間的復(fù)合損失的作用。

[0057] 在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)摻雜源為鋅時，一方面形成高濃度的摻雜，另一方面鋅的擴(kuò)散系數(shù)適中，因此是產(chǎn)生的效果最優(yōu)。

[0058] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池基區(qū)為P型GayIn1?yP層，0.3≤y≤0.5。[0059] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池發(fā)射區(qū)為N型GayIn1?yP層，0.3≤y≤0.5。[0060] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述頂電池基區(qū)與所述頂電池發(fā)射區(qū)的總厚度約為0.5μm。

[0061] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池窗口層為N型AlInP層。[0062] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池窗口層的厚度約為0.03μm。[0063] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述頂電池禁帶寬度為1.6e～1.9e。[0064] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述帽子層為N型GaAs層。[0065] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述帽子層厚度約為0.3μm。[0066] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述帽子層進(jìn)行了硅摻雜，摻雜濃度約為6×1018/3

cm。

附圖說明[0067] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，其中：[0068] 圖1為本發(fā)明實施例1所得空間太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。[0069] 圖2為本發(fā)明實施例1所得空間太陽能電池底電池的結(jié)構(gòu)示意圖。[0070] 圖3為本發(fā)明實施例1所得空間太陽能電池中電池的結(jié)構(gòu)示意圖。[0071] 圖4為本發(fā)明實施例1所得空間太陽能電池頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖。[0072] 附圖標(biāo)記：[0073] 100、底電池；101、底電池基區(qū)；102、底電池發(fā)射區(qū)；103、底電池窗口層；200、底中電池緩沖層；300、中電池反射層；400、底中電池隧穿結(jié)；500、中電池；501、中電池背場層；

502、中電池基區(qū)；503、中電池發(fā)射區(qū)；504、中電池窗口層；600、中頂電池隧穿結(jié)；700、頂電

池；701、頂電池反射層；702、頂電池基區(qū)；703、頂電池發(fā)射區(qū)；704、頂電池窗口層；705、帽子

層。

具體實施方式[0074] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附

圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

[0075] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡

化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和

操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

[0076] 在本發(fā)明的描述中，若干的含義是一個以上，多個的含義是兩個以上，大于、小于、超過等理解為不包括本數(shù)，以上、以下、以內(nèi)等理解為包括本數(shù)。如果有描述到第一、第二只

是用于區(qū)分技術(shù)特征為目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的

技術(shù)特征的數(shù)量或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的先后關(guān)系。

[0077] 本發(fā)明的描述中，除非另有明確的限定，設(shè)置、安裝、連接等詞語應(yīng)做廣義理解，所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合技術(shù)方案的具體內(nèi)容合理確定上述詞語在本發(fā)明中的具體

含義。

[0078] 本發(fā)明的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、

材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示

意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點

可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

[0079] 實施例1[0080] 本實施例提供了一種空間太陽能電池，包括依次疊加的：[0081] 底電池，包括底電池基區(qū)(P型Ge)、底電池發(fā)射區(qū)(磷摻雜的N型Ge，0.2μm)，底電池窗口層(N型GaInP，0.05μm)；

[0082] 底中電池緩沖層(N型GaInAs層)；[0083] 中電池反射層(16對AlAs/AlGaAs結(jié)構(gòu))；[0084] 底中電池隧穿結(jié)(碳摻雜濃度為3×1019/cm3的P++型GaAs層和Te摻雜濃度為1019/3

cmN++型GaAs層交替生長形成，每層厚度為0.03μm)；

[0085] 中電池，包括中電池背場層(P型GaInP)、中電池基區(qū)(P型Ga0.1In0.9As，1.8μm)、中電池發(fā)射區(qū)(N型GaInP，0.2μm)、中電池窗口層(N型AlInP層，0.15μm)；

[0086] 中頂電池隧穿結(jié)(Te摻雜濃度為1019/cm3的P++型GaInP層和碳摻雜濃度為3×1019/3

cmN++型AlGaAs層交替生長形成，每層厚度為0.02μm)；

[0087] 頂電池，包括頂電池反射層(16對AlGaInP/AlInP結(jié)構(gòu)疊加而成，進(jìn)行了≥8×1017/3

cm濃度的鋅摻雜)、頂電池基區(qū)(P型Ga0.5In0.5P層)、頂電池發(fā)射區(qū)(N型Ga0.5In0.5P)、頂電池

18 3

窗口層(N型AlInP，0.03μm)、帽子層(N型GaAs，0.3μm，硅摻雜濃度為6×10 /cm)。

[0088] 本實施例所得空間太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。[0089] 本實施例底電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。[0090] 本實施例中電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。[0091] 本實施例頂電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。[0092] 對比例1[0093] 本對比例提供了一種空間太陽能電池，具體結(jié)構(gòu)與實施例1的區(qū)別為：以材質(zhì)為P型AlCaInP的頂電池背場層，替代實施例1中的頂電池反射層。

[0094] 試驗例[0095] 本實驗例表征了實施例1和對比例1所得空間太陽能電池的性能，具體測試方法為：使用太陽能模擬器照射，并同時使用I測試儀獲取空間太陽能電池進(jìn)行I?曲線。每組

樣品包括8個樣本，各樣本的測試結(jié)果記錄于表1。

[0096] 表1實施例1和對比例1所得空間太陽能電池的性能結(jié)果。[0097][0098][0099] 表1結(jié)果說明，本發(fā)明提供的空間太陽能電池，性能一致性好；并且，本發(fā)明通過設(shè)置頂電池反射層，將光電轉(zhuǎn)換效率提升了1％，這在工業(yè)上是具有極大難度的。

[0100] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實施例，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作

出各種變化。此外，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實施例及實施例中的特征可以相互組合。