權利要求書： 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、中電池、中頂電池隧穿結和頂電池；所述頂電池包括自中頂電池隧穿結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合層。

2.根據(jù)權利要求1所述的空間太陽能電池，其特征在于，所述復合層，由15～30對AlGaInP/AlInP結構疊加而成。

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

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

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

17 3

≥8×10 /cm。

6.根據(jù)權利要求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由P++型GaInP層和N++型AlGaAs層交替生長形成。

10.根據(jù)權利要求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領域[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池領域，具體涉及一種空間太陽能電池。背景技術[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，具有轉化效率高、溫度特性好、耐輻照性能強和重量

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)明內容[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。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、中電池、中頂電池隧穿結和頂電池；所述頂電池包括自中頂電池隧穿結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結構組成。

[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)進行計算。

[0022] d＝Nλ/4n(1)。[0023] 其中厚度d為目標材料的厚度，n為目標材料的折射率，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型重摻雜，所述N++表示N型重摻雜。[0026] 在本發(fā)明的一些實施方式中，所述底中電池隧穿結中，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中，所述P++型GaInP層，厚度約19 3

為0.02μm，進行了約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中，所述N++型AlGaAs層，厚度19 3

約為0.02μm，進行了約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，調整方法為：調整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，所述復合層，由15～30對AlGaInP/AlInP結構疊加而成。

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

[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接觸的第一對AlGaInP/AlInP結構，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結構的對數(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。

[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)形成較高的導帶失配，進而形成勢壘、鈍化頂電池基區(qū)和背電場層之間的表面復合，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，需進行摻雜，以提高空穴濃度、改變費米能級，使費米能級偏向價帶、偏離導帶，減少所述頂電池反射

層與所述頂電池基區(qū)之間的復合損失。

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

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

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

[0057] 在本發(fā)明的一些實施方式中，當摻雜源為鋅時，一方面形成高濃度的摻雜，另一方面鋅的擴散系數(shù)適中，因此是產生的效果最優(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，所述帽子層進行了硅摻雜，摻雜濃度約為6×1018/3

cm。

附圖說明[0067] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，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構示意圖。[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構示意圖。[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構示意圖。[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構示意圖。[0072] 附圖標記：[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；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；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系為基于附圖所示的方位或位置關系，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

技術特征的數(shù)量或者隱含指明所指示的技術特征的先后關系。

[0077] 本發(fā)明的描述中，除非另有明確的限定，設置、安裝、連接等詞語應做廣義理解，所屬技術領域技術人員可以結合技術方案的具體內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”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、

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、結構、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結構)；[0084] 底中電池隧穿結(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(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結構疊加而成，進行了≥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構示意圖如圖1所示。[0089] 本實施例底電池的結構示意圖如圖2所示。[0090] 本實施例中電池的結構示意圖如圖3所示。[0091] 本實施例頂電池的結構示意圖如圖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，具體結構與實施例1的區(qū)別為：以材質為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行I?曲線。每組

樣品包括8個樣本，各樣本的測試結果記錄于表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果。[0097][0098][0099] 表1結果說明，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)明通過設置頂電池反射層，將光電轉換效率提升了1％，這在工業(yè)上是具有極大難度的。

[0100] 上面結合附圖對本發(fā)明實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明不限于上述實施例，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內，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。