CN110911502B - 一种太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池及其制作方法，太阳能电池包括：依次层叠设置的第一子电池、第二子电池和第三子电池；位于第一子电池与第二子电池之间的第一隧穿结；位于第一隧穿结与第二子电池之间的变质缓冲层；位于第二子电池与第三子电池之间的第二隧穿结；变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层第一子缓冲层；每层子缓冲层均位于第一子电池和过冲层之间，沿第一子电池至第二子电池的方向，每层子缓冲层的晶格常数递增；过冲层位于最接近第二子电池的子缓冲层和最接近第一子电池的窗口层之间，过冲层的晶格常数大于第二子电池的晶格常数；每层窗口层均位于过冲层和第二子电池之间。

Description

一种太阳能电池及其制作方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池制作技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制作方法。
背景技术
随着科技的发展，环境保护也得到越来越多的关注，为了减少对环境的污染，清洁能源得到越来越多的使用。清洁能源包括太阳能转换的电能，而太阳能电池可以将太阳能直接转换为电能。在航天领域中，为了使卫星能够获得足够的电能以供自身使用，在卫星的翅膀上安装太阳能电池，太阳能电池将照射在自身的太阳能转换为电能，以便为卫星供电，其中，GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池得到的广泛的应用。在GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池中，第三子电池和第二子电池的电流密度远小于底电池的电流密度，不能充分的利用太阳光谱，导致太阳能转换为电能的效率降低。为了提高太阳能电池的光电转化效率，需要消除各子电池间存在晶格失配产生残余应力和位错。
通过在变质缓冲层中采用组分阶变法，可以把失配产生的大多数位错限制在相邻两层缓冲层的界面处而不向上延伸，但是仍会有少量位错和应力继续向上进入电池有源区影响电池器件光电性能。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供了一种太阳能电池其制作方法，以解决现有技术中如提高变质缓冲层阻挡位错的效果，以及提高释放应力的效果的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池，包括：
依次层叠设置的第一子电池、第二子电池和第三子电池；
位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的第一隧穿结；
位于所述第一隧穿结与所述第二子电池之间的变质缓冲层；
位于所述第二子电池与所述第三子电池之间的第二隧穿结；
所述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层第一子缓冲层；
每层子缓冲层均位于所述第一子电池和所述过冲层之间，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，每层子缓冲层的晶格常数递增，每层子缓冲层的晶格常数大于或等于所述第一子电池的晶格常数，以及每层子缓冲层的晶格常数小于或等于所述第二子电池的晶格常数；
所述过冲层位于最接近所述第二子电池的子缓冲层和最接近所述第一子电池的窗口层之间，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数；
每层窗口层均位于所述过冲层和所述第二子电池之间。
可选的，所述子缓冲层、所述过冲层和所述窗口层的材料为GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP中的一种，且所述窗口层所选的材料与所述自缓冲层和所述过冲层所选的材料不同。
可选的，所述窗口层的晶格常数与所述第二子电池的晶格常数之差的绝对值小于0.001nm。
可选的，所述窗口层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
可选的，当所述窗口层的结构为单层结构时，每个窗口层的厚度大于2nm，小于1000nm；
当所述窗口层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
可选的，所述过冲层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
可选的当所述过冲层的结构为单层结构时，每个过冲层的厚度大于20nm，小于1000nm；
当所述过冲层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层，每个过冲层超晶格子层的厚度大于等于1nm，小于或等于20nm。
第二方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池的制作方法，用于制作太阳能电池，包括：
提供第一子电池；
在所述第一子电池上形成第一隧穿结；
在所述第一隧穿结上形成变质缓冲层，其中，所述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层子缓冲层；所述子缓冲层位于所述第一子电池和所述过冲层之间；每层窗口层均位于所述过冲层和第二子电池之间；所述过冲层位于最接近所述第二子电池的子缓冲层和最接近所述第一子电池的窗口层之间；
在所述变质缓冲层的远离所述第一子电池的一侧形成第二子电池；
在所述第二子电池的远离所述变质缓冲层的一侧形成第二隧穿结；
在所述第二隧穿结的远离所述第二子电池的一侧形成所述第三子电池。
可选的，在所述第一子电池上形成所述变质缓冲层，包括：
在所述第一子电池上形成至少一层子缓冲层，其中，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，每层子缓冲层的晶格常数递增，每层子缓冲层的晶格常数大于或等于所述第一子电池的晶格常数，以及每层子缓冲层的晶格常数小于或等于所述第二子电池的晶格常数；
在最接近第二子电池的子缓冲层上形成至少一层窗口层。可选的，所述窗口层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
可选的，当所述窗口层的结构为单层结构时，每个窗口层的厚度大于20nm，小于1000nm；
当所述窗口层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
本申请所提供的太阳能电池，通过在太阳能电池的变质缓冲层中设置窗口层，使得变质缓冲层有效的阻断了从子缓冲层延伸过来的应力和位错，减少外延层的位错密度，提高了材料的晶体质量，提高了太阳能电池的性能，也使得应力释放较为完全，进而改善了晶圆的翘曲。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种传统的太阳能电池的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种变质缓冲层的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种变质缓冲层的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种太阳能电池的基本结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种太阳能电池的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池中，由于第三子电池和第二子电池的电流密度远小于底电池的电流密度，导致的太阳能转换为电能的效率降低。为了提高太阳能转换为电能的效率，需要改变各子电池之间的带隙材料的组分配比，但是改变带隙材料的组分配比容易导致各子电池之间存在晶格失配产生的残余应力和位错，进而影响电池的性能。一般位于第一子电池和第二子电池之间的带隙为变质缓冲层，变质缓冲层技术采用组分阶变法，如图1所示的太阳能电池，通过变质缓冲层中的每一层的子缓冲层的组分逐层增加达，使位错钉扎在每一子缓冲层的界面处，不向上延伸进入电池有源区，可以阻断因晶格失配产生的一部分残余应力和一部分位错，但是还会有一部分的位错仍会继续向上进入电池有源区，影响电池的光电性能，缩短电池的使用寿命。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种太阳能电池，包括：
依次层叠设置的第一子电池、第二子电池和第三子电池；
位于上述第一子电池与上述第二子电池之间的第一隧穿结；
位于上述第一隧穿结与上述第二子电池之间的变质缓冲层；
位于上述第二子电池与上述第三子电池之间的第二隧穿结；
上述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层子缓冲层；
每层子缓冲层均位于上述第一子电池和上述过冲层之间，沿上述第一子电池至上述第二子电池的方向，每层子缓冲层的晶格常数递增，每层子缓冲层的晶格常数大于或等于上述第一子电池的晶格常数，以及每层子缓冲层的晶格常数小于或等于上述第二子电池的晶格常数；
上述过冲层位于最接近上述第二子电池的子缓冲层和最接近上述第一子电池的窗口层之间，上述过冲层的晶格常数大于上述第二子电池的晶格常数；
每层窗口层均位于上述过冲层和上述第二子电池之间。
本申请实施例提供过的太阳能电池中，每层子缓冲层位于第一子电池和过冲层之间，每层子缓冲层的晶格常数均大于第一子电池的晶格常数，每一层的第一子缓冲层的晶格常数沿第一子电池至第二子电池的方向逐渐增加，且每层子缓冲层的晶格常数小于或等于上述第二子电池的晶格常数。子缓冲层的材料可以从以下材料中选择任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。通过调整每一层子缓冲层中In的组分，使得每一层子缓冲层具有不同的晶格常数，其中，每层子缓冲层中In的组分可以是线性增加或者非线性增加，通过每层子缓冲层的In组分渐变可以更好的释放应力。
本申请实施例提供的太阳能电池中，通常在最接近第二子电池的子缓冲层和在最接近第一子电池的窗口层设置过冲层，即过冲层位于晶格常数最高的子缓冲层和最接近第一子电池的窗口层之间。过冲层的晶格常数大于第二子电池的晶格常数(如，过冲层的晶格常数为第三子电池的晶格常数)。过冲层的材料可以从以下材料中选择任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。在制作太阳能电池的过程中过冲层的材料与每层子缓冲的材料相同，但过冲层中In的组分与子缓冲层中In的组分不同。
本申请的实施例提供的太阳能电池中，窗口层位于过冲层和第二子电池之间，因窗口层与第二子电池相邻，窗口层的晶格常数可以与第二子电池的晶格常数相同，也可以小于第二子电池的晶格常数。窗口层的材料可以在以下材料中选择任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。但为了更有效的释放应力以及更有效的阻断位错，本申请中窗口层所选的材料与子缓冲层和过冲层所选的材料是不同的。本申请中因设置了窗口层，就可以减少变质缓冲层中子缓冲层的层数，降低了变质缓冲层中的台阶厚度，使得工艺窗口扩大。
下面结合本发明的第一个实施例的附图，对本发明中的第一个实施例进行说明，但第一个实施例并不代表本发明的全部实施例，仅仅是本发明的一部分实施例。
第一实施例如图2所示，本发明实施例提供了一种太阳能电池，至少包括第一子电池、第二子电池、第三子电池；位于第一子电池和第二子电池之间的变质缓冲层200，变质缓冲层200包括至少一层子缓冲层201、过冲层202和至少一层窗口层203，子缓冲层201位于第一子电池和过冲层202之间，过冲层202位于子缓冲层201和窗口层203之间，窗口层203位于过冲层和第二子电池之间。其中，子缓冲层201的材料可以为以下材料中的任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。
在这里进一步进行说明，本实施例中窗口层203位于过冲层202和第二子电池之间，窗口层203的材料可以为以下材料中的任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。为了更有效的阻断位错，以及有效的释放应力，本实施例中窗口层203所选用的材料与子缓冲层201所选用的材料是不同的(如，当子缓冲层201所选用的材料为GaInP时，窗口层203所选用的材料可以为AlGaInP(除GaInP之外的任意一种))。
本申请为了更好的提高太阳能电池中释放应力的效果和阻断位错的效果，提供了第二个实施例，下面结合本发明的第二个实施例的附图，对本发明中的第二个实施例进行说明，但第二个实施例并不代表本发明的全部实施例，仅仅是本发明的一部分实施例。
将第一实施例中的子缓冲层统称为第一子缓冲层，第二实施例与第一实施例相比，在第二实施例中增加了第二子缓冲层，在第一实施例提供过的太阳能电池的基础上，第二实施例提供的太阳能电池，还包括至少一个第二子缓冲层；
在每层上述窗口层之上设置第二子缓冲层；或，
在上述每层窗口层之下设置第二子缓冲层。
第二实施例如图3所示，本申请就在每层上述窗口层之上设置第二子缓冲层为例进行说明。本实施例提供了一种太阳能电池，至少包括第一子电池、第二子电池、第三子电池；位于第一子电池和第二子电池之间的变质缓冲层300，变质缓冲层300包括至少一层第一子缓冲层301、过冲层302、至少两层窗口层303和至少一层第二子缓冲层304，第一子缓冲层301位于第一子电池和过冲层302之间，过冲层302位于第一子缓冲层301和位于最接近第一子电池的窗口层303之间，窗口层303位于过冲层302和第二子电池之间，第二子缓冲层304也位于过冲层302和第二子电池之间，其中，在每层窗口层303之上设置第二子缓冲层304。第一子缓冲层301的材料可以为以下材料中的任意一种，包括：AlGaInAs、GaInAs、AlGaInP、GaInP。第二子缓冲层2044的材料与第一子缓冲层2041的材料一致。
在这里进一步进行说明，窗口层303的材质可以为以下材质中的任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。第二子缓冲层304与窗口层303是相邻设置，因此，第二子缓冲层304的晶格常数与窗口层303的晶格常数一致。为了更有效的阻断位错，以及有效的释放应力，本实施例中窗口层303所选用的材料与第一子缓冲层301或第二子缓冲层304所选用的材料是不同的(如，当第一子缓冲层301所选用的材料为GaInP时，窗口层303所选用的材料可以为AlGaInP(除GaInP之外的任意一种))。
在上述两个实施例中，窗口层与第二子电池相邻，窗口层的晶格常数与第二子电池的晶格常数的差的绝对值小于0.001nm，窗口层可以设置成单层结构，也可以设置成超晶格结构。
当上述两个实施中的窗口层为单层结构时，因窗口层与第二子电池相邻，则窗口层的晶格常数与第二子电池的晶格常数相同，窗口层的厚度大于2nm，小于1000nm。
当上述两个实施例中，窗口层为超晶格结构时，窗口层包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层交替生长，且生长周期为2-100，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。窗口层的厚度大于或等于2nm，小于或等于2000nm。
在太阳能电池中是通过每一层材料的界面来阻断应力和位错的延伸，单层结构的窗口层与超晶格结构的窗口层相比，阶层变化较少，因此，超晶格结构的窗口层阻断应力和位错的效果更好。
在上述两个实施例中，过冲层可以设置成单层结构，也可以设置成超晶格结构。
当上述两个实施例中的过冲层为单层结构时，因过冲层是用于阻断大部分的应力和位错的，因此，过冲层的晶格常数与第三子电池的晶格常数接近，且过冲层的厚度大于20nm，小于1000nm。
当上述两个实施例中，过冲层为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层，两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层交替生长，且生长周期为2-100，每个过冲层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
在太阳能电池中是通过每一层材料的界面来阻断应力和位错的延伸，单层结构的过冲层与超晶格结构的过冲层相比，阶层变化较少，因此，超晶格结构的过冲层阻断应力和位错的效果更好。
在这里进一步进行说明，在太阳能电池的结构中，在第一子电池和第二子电池之间还包括第一隧穿结，为了增加太阳能电池的光电性能，还可以在变质缓冲层和第二子电池之间设置DBR(分布式布拉格)反射层，用于将进入到太阳能电池的光反射至第二子电池和第三子电池方向，从而对太阳光进行二次吸收。同样的，在第二子电池和第三子电池之间还包括第二隧穿结。
为了清楚的说明本申请实施例所提供的太阳能电池结构，本申请以三结太阳能电池进行说明，如图4所示。
第一子电池1包括衬底、位于衬底上的成核层；
第一隧穿结2位于第一子电池1的成核层远离衬底的一侧；
变质缓冲层3位于第一隧穿结2远离成核层的一侧，变质缓冲层3在沿背离第一子电池1的方向上，依次包括至少一层子缓冲层31、过冲层32和至少一层窗口层33；
DBR反射层4位于变质缓冲层3的远离第一隧穿结2的一侧；
第二子电池5位于DBR反射层4的远离变质缓冲层3的一侧，第二子电池5在沿背离第一子电池1的方向上，依次包括背场层、基区、发射区和第一窗口层；
第二隧穿结6位于第二子电池5的第一窗口层远离第二子电池5的一侧；
第三子电池7位于第二隧穿结6的远离第二隧穿结6的一侧，第三子电池7沿背离第一子电池1的方向上，依次包括背场层、基区、发射区、第一窗口层和欧姆接触层。
在这里进一步进行说明，本申请实施例中的太阳能电池可以是三结太阳能电池，也可以是四结太阳能电池，本实施例中在此不予限定。当太阳能电池为三结太阳能电池时，在第三子电池远离第二隧穿结的一侧设置欧姆接触层，用于与三结太阳能电池的电极连接。当太阳能电池为四结太阳能电池时，在第三子电池远离第二隧穿结的一侧设置有第三隧穿结，在第三隧穿结远离第三子电池的一侧还设置有第四子电池，在第四子电池远离第三隧穿结的一侧设置欧姆接触层，用于与四节太阳能电池的电极连接。本申请实施例中对太阳能电池的材料不做限定。本申请中的三结太阳能电池可选为Ge衬底电池。
本发明提供的太阳能电池中，变质缓冲层包括至少一层窗口层、至少一层子缓冲层和过冲层，通过至少一层子缓冲层和过冲层可以阻断大部分个从第一子电池方向延伸过来的应力和位错，但还是会有少部分的应力和位错通过过冲层向第二子电池的方向延伸。因此，在过冲层之上设置至少一层窗口层，窗口层与子缓冲层、过冲层的材料不同，可以使得部分原本还会向上延伸的应力和位错被阻断，进而能够针对性的增强位错阻断的效果，提高了材料的晶体质量。
本申请实施例还提供了一种太阳能电池的制作方法，本申请实施例不限定太阳能电池的具体材料，本申请实施例以第一子电池为Ge、第二子电池为InGaAs和第三子电池为GaInP的三结太阳能电池为例进行说明。如图5所示，上述太阳能电池的制作方法，包括：
S501，提供第一子电池；
S502，在上述第一子电池上形成第一隧穿结；
S503，在上述第一隧穿结上形成变质缓冲层，其中，上述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层子缓冲层；上述子缓冲层位于上述第一子电池和上述过冲层之间；每层窗口层均位于上述过冲层和第二子电池之间；上述过冲层位于最接近上述第二子电池的子缓冲层和最接近上述第一子电池的窗口层之间；
S504，在上述变质缓冲层的远离上述第一子电池的一侧形成第二子电池；
S505，在上述第二子电池的远离上述变质缓冲层的一侧形成第二隧穿结；
S506在上述第二隧穿结的远离上述第二子电池的一侧形成第三子电池。
在步骤S501中，第一子电池具有由晶格常数(a1)的材料构成的pn结，第二子电池具有由晶格常数(a2)的材料构成的pn结，第三子电池具有由晶格常数(a3)的材料构成的pn结，其中，a1与a2之差的绝对值小于0.001nm。本申请实施例中不限定第一子电池的衬底为P型还是N型，只要能够和后续的掺杂形成PN结，形成第一子电池即可。当本申请实施例中第一子电池的衬底为P型Ge衬底。在p型Ge衬底上进行磷扩散获得n型发射区，形成了第一子电池的pn结，在p型Ge衬底上面生长和衬底晶格匹配的AlGaInP或GaInP层作为成核层，并作为第一子电池的窗口层。
在步骤S502中，在第一子电池上形成第一隧穿结。本申请实施例不限定第一隧穿结的制作方法，第一隧穿结由一层P型层和一层N型层组成，具体的，第一隧穿结的制作可以为：生长n型GaAs或n型GaInP作为第一隧穿结的N型层，生长p型GaAs或AlGaAs材料作为第一隧穿结的P型层。其中，N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。
在步骤S503中，在第一隧穿结上形成变质缓冲层的过程包括：
步骤601，在上述第一子电池上形成至少一层子缓冲层，其中，沿上述第一子电池至上述第二子电池的方向，每层子缓冲层的晶格常数递增，每层子缓冲层的晶格常数大于或等于上述第一子电池的晶格常数，以及每层子缓冲层的晶格常数小于或等于上述第二子电池的晶格常数；
步骤602，在最接近第二子电池的子缓冲层上形成上述过冲层；
步骤603，在上述过冲层上形成至少一层窗口层。
在上述步骤601中，子缓冲层的材料可以从以下材料中选择任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。通过调整每一层子缓冲层中In的组分，使得每一层子缓冲层具有不同的晶格常数，其中，沿第一子电池至第二子电池的方向上，每层子缓冲层中In的组分可以是线性增加或者非线性增加，沿第一子电池至第二子电池的方向上，每层子缓冲层的晶格常数逐渐增加。子缓冲层的晶格常数大于第一子电池的晶格常数(a1)。本申请中不限定子缓冲层的个数，但为了能够保证子缓冲层释放应力和阻断位错的效果较好，本实施例中子缓冲层的总个数可以是3层至100层。
在上述步骤602中，通常在最接近第二子电池的子缓冲层和最接近第一子电池的窗口层之间设置过冲层，在最接近第二子电池的子缓冲层上形成过冲层，在过冲层上形成至少一层窗口层。其中，过冲层的材料可以从以下材料中选择任意一种，包括：AlGaInAs、GaInAs、AlGaInP、GaInP。在制作太阳能电池的过程中过冲层的材料与每层子缓冲的材料相同，但过为了保证过冲层的晶格常数大于子缓冲层的晶格常数，过冲层中In的组分与子缓冲层中In的组分不同。本申请的实施例中过冲层可以设置成单层结构，也可以设置成超晶格结构。
当过冲层为单层结构时，因过冲层是用于阻断大部分的应力和位错的，因此，过冲层的晶格常数与第三子电池的晶格常数(a3)接近，过冲层的厚度大于2nm，小于1000nm。
当过冲层为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层，两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层交替生长，且生长周期为2-100，每个过冲层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
在上述步骤603中，窗口层的材料可以为以下材料中的任意一种，包括：GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP。窗口层所选用的材料与子缓冲层或过冲层所选用的材料是不同的(如，当子缓冲层所选用的材料为GaInP时，窗口层所选用的材料可以为AlGaInP(除GaInP之外的任意一种))。窗口层可以设置成单层结构，也可以设置成超晶格结构。
当窗口层为单层结构时，因窗口层与第二子电池相邻，则窗口层的晶格常数与第二子电池的晶格常数(a2)相近，窗口层的厚度大于2nm，小于1000nm。
当窗口层为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层交替生长，且生长周期为2-100，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
上述天阳能电池的制作方法中将子缓冲层统称为第一子缓冲层，在步骤603中，还可以增加第二子缓冲层，窗口层的设置位置括以下方式中的任意一种：
方式一：
在上述过冲层上形成一层窗口层；
在上述窗口层上形成一层第二子缓冲层；
重复上述形成一层窗口层和形成一层第二子缓冲层的步骤。
方式二：
在上述过冲层上形成一层窗口层；
在上述窗口层上形成一层第二子缓冲层；
在上述第二子缓冲层上形成另一层窗口层；
重复上述形成一层第二子缓冲层和形成另一层窗口层的步骤。
方式三：
在上述过冲层上形成一层第二子缓冲层；
在上述第二子缓冲层上形成一层窗口层；
重复上述形成一层第二子缓冲层和形成一层窗口层的步骤。
方式四：
在上述过冲层上形成一层第二子缓冲层；
在上述第二子缓冲层上形成一层窗口层；
在上述窗口层上形成另一层第二子缓冲层；
重复上述形成一层窗口层和形成另一层第二子缓冲层的步骤。
在步骤603中，第二子缓冲层的材料为GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP中的一种，因第二子缓冲层与窗口层相邻，即第二子缓冲层与窗口层的晶格常数相同或接近。
在这里进一步进行说明，通常在变质缓冲层和第二子电池之间还设置有DBR反射层。因此，在执行步骤S103之前，还包括：在变质缓冲层背离第一子电池的一侧设置DBR反射层。本申请实施例对第一隧穿结的制作方法不做限定，DBR反射层可以包括第一材料层和第二材料层，第一材料层和第二材料层交底生长，生长周期为n；其中，第一材料层中的材料为AlxInGaAs，第二材料层中的材料为AlyInGaAs，在上述论述中x、y、n为整数，且0≦y<x≦1，3≦n≦30。
在上述步骤S504中，本申请实施例中对第二子电池的具体材质不做限定，上述第二子电池中在第一子电池至第三子电池的方向依次设置：背场层、p型掺杂InGaAs层基区、n型掺杂InGaAs层发射区、窗口层。其中，背场层的材料可以选用以下任意一种：GaInP、AlGaAs；窗口层的材料可以选用以下任意一种：AlGaInP、AlInP。
在上述步骤S505中，本申请的实施例中第二隧穿结包括一层P型层和一层N型层；在第二子电池远离变质缓冲层的表面生长n型InGaAs或n型GaInP作为第二隧穿结的N型层，生长p型InGaAs或AlInGaAs材料作为第二隧穿结的P型层。其中，N型掺杂采用Si掺杂，P型掺杂采用C掺杂。
在上述步骤S506中，本申请实施例中第三子电池的具体材质在此不予限制，上述在第三子电池中从第一子电池至第三子电池的方向上依次设置：AlGaInP背场层、p型掺杂AlGaInP或GaInP层基区、n型掺杂AlGaInP或GaInP层发射区、AlInP窗口层。
本发明实施例提供的太阳能电池的制作方法，在形成变质缓冲层的过程中，在过冲层之上还要形成至少一层的窗口层，有效的阻断了从第一子缓冲层和过冲层延伸过来的应力和位错，减少外延层的位错密度，提高了太阳能电池中材料的晶体质量，也提高了太阳能电池的导电性能，使得外延层中的应力释放的比较完全、位错得到有效的阻挡。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
依次层叠设置的第一子电池、第二子电池和第三子电池；
位于所述第一子电池与所述第二子电池之间的第一隧穿结；
位于所述第一隧穿结与所述第二子电池之间的变质缓冲层；
位于所述第二子电池与所述第三子电池之间的第二隧穿结；
所述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层第一子缓冲层和至少一层第二子缓冲层；所述窗口层所选的材料与所述第一子缓冲层、所述第二子缓冲层和所述过冲层所选的材料不同；所述变质缓冲层中所述窗口层和所述第二子缓冲层交叠设置；
每层第一子缓冲层均位于所述第一子电池和所述过冲层之间，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，每层第一子缓冲层的晶格常数递增，每层第一子缓冲层的晶格常数大于或等于所述第一子电池的晶格常数，以及每层第一子缓冲层的晶格常数小于或等于所述第二子电池的晶格常数；
所述过冲层位于最接近所述第二子电池的所述第一子缓冲层和最接近所述第一子电池的窗口层之间，所述过冲层的晶格常数大于所述第二子电池的晶格常数；
每层窗口层均位于所述过冲层和所述第二子电池之间；
每层所述第二子缓冲层均位于所述过冲层和所述第二子电池之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一子缓冲层、所述第二子缓冲层、所述过冲层和所述窗口层的材料为GaInP、AlGaInP、GaInAs、AlGaInAs、GaInNAs、GaInAsP、GaAsP中的一种。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述窗口层的晶格常数与所述第二子电池的晶格常数的差的绝对值小于0.001nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述窗口层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，当所述窗口层的结构为单层结构时，每个窗口层的厚度大于20nm，小于1000nm；
当所述窗口层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述过冲层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于，当所述过冲层的结构为单层结构时，每个过冲层的厚度大于20nm，小于1000nm；
当所述过冲层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的过冲层超晶格子层，每个过冲层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
8.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，用于制作太阳能电池，包括：
提供第一子电池；
在所述第一子电池上形成第一隧穿结；
在所述第一隧穿结上形成变质缓冲层，其中，所述变质缓冲层包括至少一层窗口层、一层过冲层和至少一层第一子缓冲层和至少一层第二子缓冲层；所述第一子缓冲层位于所述第一子电池和所述过冲层之间；每层窗口层均位于所述过冲层和第二子电池之间；每层所述第二子缓冲层均位于所述过冲层和所述第二子电池之间；所述过冲层位于最接近所述第二子电池的所述第一子缓冲层和最接近所述第一子电池的窗口层之间；所述窗口层所选的材料与所述第一子缓冲层、所述第二子缓冲层和所述过冲层所选的材料不同；所述变质缓冲层中所述窗口层和所述第二子缓冲层交叠设置；
在所述变质缓冲层的远离所述第一子电池的一侧形成第二子电池；
在所述第二子电池的远离所述变质缓冲层的一侧形成第二隧穿结；
在所述第二隧穿结的远离所述第二子电池的一侧形成第三子电池。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在所述第一子电池上形成所述变质缓冲层，包括：
在所述第一子电池上形成至少一层第一子缓冲层，其中，沿所述第一子电池至所述第二子电池的方向，每层第一子缓冲层的晶格常数递增，每层第一子缓冲层的晶格常数大于或等于所述第一子电池的晶格常数，以及每层第一子缓冲层的晶格常数小于或等于所述第二子电池的晶格常数；
在最接近第二子电池的所述第一子缓冲层上形成所述过冲层；
在所述过冲层上形成至少一层窗口层。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述窗口层的结构包括以下结构中的任意一种，包括：单层结构、超晶格结构。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，当所述窗口层的结构为单层结构时，每个窗口层的厚度大于20nm，小于1000nm；
当所述窗口层的结构为超晶格结构时，超晶格结构包括两个晶格常数不同的窗口层超晶格子层，每个窗口层超晶格子层的厚度大于或等于1nm，小于或等于20nm。
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