申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2018-04-25

公开（公告）日：2019-12-31

公开（公告）号：CN108767047B

主分类号：H01L31/0725(20120101)

分类号：H01L31/0725(20120101);H01L31/074(20120101);H01L31/054(20140101);H01L31/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2019.12.31#授权;2018.11.30#实质审查的生效;2018.11.06#公开

摘要：本发明公开了一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池及制作方法，包括InGaPInGaAsGe三结电池以及顶部表面的微纳结构，表面是六方周期性排布的复合微纳减反结构，本发明主要利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起凹陷结构。该结构具有极低的表面反射率，通过调节复合微纳结构的高度及填充因子，使光从空气进入到太阳电池时实现介质折射率缓慢变化，这种等效的折射率缓变结构，减缓了传统电池表面和界面处折射率变化的剧烈程度，极大地降低反射率，同时增加光程，提高有效光吸收，从而实现太阳电池的高转换效率。

主权项：1.一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，包括InGaPInGaAsGe三结电池以及顶部表面的微纳减反结构，所述InGaPInGaAsGe三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，Ge底电池由p-Ge衬底和其上方的n-Ge薄膜共同构成；在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p-GaAs-GaAs隧道结；在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAs-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出NiCrAu金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构；所述复合微纳减反结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上的圆锥共同构成；周期宽度为200～1200nm，长度为宽度的倍；所述椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1～0.7；所述椭圆柱高度为100～500nm；所述圆锥顶角为30°～150°；复合微纳减反结构的反射率降低幅度大于20倍。

全文数据：具有微纳减反结构的InGaP1nGaAsGe三结太阳电池及制作方法技术领域[0001]本发明属于半导体光伏器件领域，涉及一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池。利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起凹陷结构，实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高光电流和转换效率。背景技术[0002]随着全球经济的飞速发展，人类正面临着资源短缺和生态环境恶化的现状，因此改变现有能源结构、发展可持续发展的绿色能源已成为世界各国极为关注的课题。太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的清洁能源越来越受到人们的青睐。1839年，法国物理学家Becquerel意外地发现电解质溶液的“光生伏特效应”。1883年，美国Fritts研制出第一个AuSeMetal结构的太阳电池雏形。1930年，Schottky提出固态Cu2〇电池的“光生伏特效应”。1954年，美国贝尔实验室的Pearson发现了单晶娃pn结上的光伏现象。1999年，澳大利亚新南威尔士大学的马丁•格林创造出单晶硅电池效率达25%的最高纪录。至此，光伏事业的帷幕被拉开。[0003]为了节省材料、降低成本，太阳电池的研究开始追求微型化。因此减薄单晶硅电池厚度、创新高效率电池结构、开发新型薄膜光伏材料，成为20世纪后半叶以来科学界关注的重点。1975年，英国科学家Spear等利用硅烷SiH4辉光放电的方法，制作出氢化非晶硅薄膜，实现了掺杂，并制作出了pn结。1976年，美国RCA实验室的Carlson等成功地制成了p-i-n结型非晶硅薄膜太阳电池，光电转换效率为2.4%。1980年，美国RCA实验室的电池效率达到8%。2008年，美国NREL制作出薄膜CnInSe太阳电池，效率高达19.9%。同年，美国MicroLinkDevices公司在直径为IOOmm的ELOGaAs晶片上制备了GaAs单结薄膜太阳电池，在AMO光谱下效率为21%。2009年，MicroLinkDevices公司研制出GalnPGaAs双结薄膜太阳电池，AMO光谱下效率为25%。2010年，MicroLinkDevices公司又研制出GalnPGaAsInGaAs三结薄膜太阳电池，在AM1.5光谱下效率为30%。2011年7月，美国UnitedSolar报道三结非晶硅非晶锗硅微晶硅电池效率达16.3%。2012年7月，日本Panasonic公司报道厚度ΙΟΟμπι的HIT电池效率达23.9%。2014年，日本Sharp公司报道最新三结薄膜GaAs太阳电池效率高达30.5%。这些历程见证光伏事业的蒸蒸日上。[0004]m-V族化合物半导体具有较高的转换效率等优越特性。以GaAs为例，其能隙与太阳光谱的匹配较合适，且能耐高温，在250°C的条件下，光电转换性能仍然很好。用GaAs系材料制备的太阳电池，除了转换效率高、温度特性好，还具有光谱响应特性好、抗辐射能力强等优点。[0005]GaAs太阳电池以其高效率、高可靠性和长寿命的特点已日益成为许多研究机构的关注热点。然而不容忽视的是，尽管其转换效率较硅太阳电池有显著提高，但由于GaAs材料密度大、质量大，严重制约了电池功率重量比的提高。[0006]由于以上种种原因，导致目前实验制备出的GaAs太阳电池的转换频率依然偏低。因此，必须减薄电池的厚度以提高功率重量比。但是，有效光吸收层厚度太薄时，就会限制对入射光的充分吸收，严重制约了光电转换效率的提高。因此，还必须着重从光学管理方面，通过利用微纳减反结构、不同组分材料构成的多层结构等方法提高GaAs电池的有效光吸收。发明内容[0007]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种利用纳米软压印技术，制备具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池器件，提高GaAs太阳电池的光电流和转换效率。本发明从太阳电池的光学设计角度考虑，提出通过纳米软压印技术，制备具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起凹陷结构，以实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高GaAs太阳电池的光电流和转换效率。[0008]为达到上述目的，本发明是通过下述方案来实现的。[0009]本发明的包括InGaP1nGaAsGe三结电池以及顶部表面的微纳减反结构，所述InGaPInGaAsGe三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，Ge底电池有P-Ge衬底和其上方的n-Ge薄膜共同构成;在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、11-111648缓冲层和。-64811-648隧道结;在111648中电池和1116?顶电池之间设有p-AlGaAsn-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出NiCrAu金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构。[0010]对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：[0011]进一步，所述复合微纳结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上的圆锥共同构成;周期宽度为200〜1200nm，长度为宽度的#倍。[0012]进一步，所述椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1〜0.7;所述椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1〜0.7;所述椭圆柱高度为100〜500nm;所述圆锥顶角为30°〜150°。[0013]进一步，所述InGaP顶电池包括由上至下依次分布的n-AlInP窗口、n-InGaP发射极、P-InGaP基极和p-AlInPBSF层。[0014]进一步，所述InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、P-InGaAs基极和p-InGaPBSF层。[0015]进一步，所述n-Ge薄膜带隙宽度为0.65eV;Ge底电池的pn结是在p型Ge衬底上生长的第一层外延层的过程时，V族原子扩散到Ge衬底中自动形成的。[0016]进一步，所述n-InGaAs缓冲层和中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100〜IOOOnm，长度为5〜15mm，深度80〜IOOnm，概间距为200〜2000nm。[0017]本发明进一步给出了所述具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作方法，包括如下步骤：[0018]1选择P型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE金属有机化合物气相外延的方法在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580°C〜750°C，将含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge薄膜，时间持续Ih小时；[0019]2采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；[0020]3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；[0021]4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；[0022]5采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAsn-GaAs隧道结、p-InGaPBSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；[0023]6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；[0024]7采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAsn-InGaP隧道结、p-AlInPBSF、p-InGaP基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；[0025]8采用纳米软压印法，在GaAs层表面制备复合微纳减反结构；[0026]9采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气500〜600°C退火8〜12min，即完成具有微纳结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作。[0027]进一步，制备条栅结构和复合微纳减反结构的工艺流程如下：[0028]ISU-8甩胶在500〜600rpm转速下25〜35s，再2500〜3500rpm转速下5〜IOmin;后50〜70°C下烘10〜20min，再85〜100°C下烘干20〜30min;UV光固化30〜40s;PDMS软印章压印30〜40min;[0029]2揭下印章，用体积比为36-38%HC1:H2O=1:2盐酸溶液刻蚀1〜2min，O2流量20〜30sccm，气压120〜160torr，功率为180〜220W;[0030]3用上述步骤2的盐酸溶液刻蚀5〜lOmin，其中，Cl2流量为40〜60sccm，气压为180〜250torr，功率为220〜270W;[0031]4去Su-8余胶，即完成条栅结构和复合微纳减反结构的制作。[0032]进一步，所述InGaAs缓冲层中In的含量为1%，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08%降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。[0033]与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0034]本发明主要利用纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起凹陷结构，实现高减反特性；由于采用了纳米陷光结构，有利于增加入射光程，增加光程和有效光吸收，产生更多的光生载流子，提高电池的光电流和转换效率。附图说明[0035]图1是本发明太阳电池的结构示意图；[0036]图2a-f是本发明制作太阳电池的工艺流程图；[0037]图3a-e是表面微纳减反结构的示意图，其中，图3a为复合结构俯视图，⑹为复合凸起结构沿虚线的竖直截面图，图3c为复合凹陷结构沿虚线的竖直截面图，图301为条栅结构俯视图，图3e为条栅结构侧视图。[0038]图4a-⑹是反射率曲线，图4a为平坦结构的反射率曲线，图4b为复合微纳减反结构的反射率曲线。具体实施方式[0039]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。[0040]如图1所示，本发明的具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，包括InGaPInGaAsGe三结电池以及顶部表面的微纳减反结构。其中，InGaPInGaAsGe三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p_GaAsn_GaAs隧道结;在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAsn-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出NiCrAu金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构。[0041]其中，复合微纳减反结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上圆锥共同构成，见图3b和图3c所示;周期宽度为200〜1200nm，长度为宽度的λΪ倍。椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1〜0.7;椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1〜0.7;椭圆柱高度为100〜500nm;圆锥顶角为30°〜150°。见图3a-e所示。[0042]其中，InGaP顶电池包括由上至下依次分布的η-Α1ΙηΡ窗口、n-InGaP发射极、p-InGaP基极和p-AlInPBSFBackSurfaceField层。InGaP顶电池中的η-AlInP窗口厚度约为200nm，n-InGaP发射极厚度约为200nm，p-InGaP基极厚度约为3um，p-AlInPBSF层厚度约为IOOnm，[0043]InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、p-InGaAs基极和p-InGaPBSF层。InGaAs中电池中的n-InGaP窗口厚度约为200nm，n_InGaAs发射极厚度约为200nm，p-InGaAs基极厚度约为3ym，p_InGaPBSF厚度约为100nm。[0044]Ge底电池包括p-Ge层和n-Ge层，Ge底电池的厚度约为180μηι，背景掺杂为p型，杂质为Ga，浓度约为IXIO18Cnf3^-Ge层杂质为Ρ，厚度约为400nm，杂质呈梯度分布，在上表面浓度最高，靠近与P-Ge层的交界面上浓度最低，平均杂质浓度约为8X1018cnf3。[0045]InGaAs中电池和Ge底电池之间包括p-GaAsn-GaAs隧道结、n-InGaAs缓冲层和InGaP第一异质层，InGaAs中电池和Ge底电池之间需要生长缓冲层，包括InGaP层和n-InGaAs层。其中InGaP层的厚度约为50nm，InGa的组分大体相等，当InGaP层与Ge衬底晶格不匹配时，可以适当调节InGa的比例。n-InGaAs缓冲层中的厚度约为500nm，杂质为Si，浓度约为2XIO18CnT3。[0046]InGaAs中电池和Ge底电池之间的p-GaAsn-GaAs隧道结，n-GaAs层位于下方，p-GaAs层位于上方，厚度均为50nm左右，n-GaAs层掺杂浓度约为5X1019cm_3，p-GaAs层掺杂浓度约为3X102°cm_3。[0047]InGaP顶电池和InGaAs中电池之间为p-AlGaAsn-InGaP隧道结，p-AlGaAsn-InGaP隧道结中，n-InGaP层位于下方，p-AlGaAs层位于上方，厚度均为50nm左右，n-InGaP层掺杂浓度约为5XIO19CnT3，p-AlGaAs层掺杂浓度约为3XIO2t3CnT3。[0048]n-InGaAs缓冲层和InGaAs中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100〜IOOOnm，长度为5〜15mm，深度80〜IOOnm，概间距为200〜2000nm。[0049]如图2a-f所示，本发明给出了具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作方法，包括如下步骤：[0050]1选择p型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE金属有机化合物气相外延的方法在Ge表面淀积P原子，此时Ge衬底加热到580°C〜750°C，含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子就会逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge层，见图2a、图2b。为了形成足够厚的n-Ge层，该过程需要持续一个小时左右的时间；[0051]2采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；[0052]3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；[0053]其中，InGaAs缓冲层中In的含量为1%，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08%降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。[0054]4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构，见图2c;[0055]5采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAsn-GaAs隧道结、p-InGaPBSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口，见图2⑹；[0056]6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；[0057]7采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAsn-InGaP隧道结、p-AlInPBSF层、P-InGaP基极、n-InGaP发射极、η-AlInP窗口和GaAs层；[0058]8采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构，见图2e;[0059]制备复合微纳结构的工艺流程如下：[0060]8aSU-8甩胶在500〜600rpm转速下25〜35s，再2500〜3500rpm转速下5〜IOmin;后50〜70°C下烘10〜20min，再85〜100°C下烘干20〜30min;UV光固化30〜40s;PDMS软印章压印30〜40min;[0061]8b揭下印章，用盐酸溶液体积比36%-38%HCl:H2O=1:2刻蚀1〜2min，O2流量20〜30sccm，气压120〜160torr，功率为180〜220W;[0062]8c盐酸溶液（体积比36%-38%HC1=H2O=I:2刻蚀5〜IOmin，Cl2流量40〜60sccm，气压180〜250torr，功率220〜270W;[0063]8d去Su-8余胶。[0064]9采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气中500〜600°C退火8〜12min，即完成具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作，见图2f。[0065]下面给出具体实施例来进一步说明。[0066]实施例1[0067]1选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到700°C，形成n-Ge层。[0068]2在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；[0069]3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；[0070]4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；[0071]5采用MOVPE的方法按顺序生长P-GaAsn-GaAs隧道结、P-InGaPBSF层、P-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；[0072]6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；[0073]7采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAsn-InGaP隧道结、p-AlInPBSF层、P-InGaP基极、n-InGaP发射极、η-AlInP窗口和GaAs层；[0074]8采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；[0075]制备复合微纳结构的工艺流程如下：[0076]8aSU-8甩胶在500rpm转速下30s，再3000rpm转速下5min;后65°C下供IOmin，再95。:下烘干20min;UV光固化30s;PDMS软印章压印30min;[0077]8b揭下印章，用盐酸溶液体积比36%HC1:H20=1:2刻蚀lmin，02流量20sccm，气压150torr，功率为200W;[0078]8c盐酸溶液（体积比36%HC1:H2〇=1:2刻蚀5min，Cl2流量50sccm，气压200torr，功率250W;[0079]8d去Su-8余胶。[0080]9采用电子束蒸发法在GaAs层和ρ-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气中550°C退火lOmin，即完成具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作。[0081]实施例2[0082]1选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到750°C，形成n-Ge层。[0083]2在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；[0084]3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；[0085]4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；[0086]5采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAsn-GaAs隧道结、p-InGaPBSF层、p-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；[0087]6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；[0088]7采用MOVPE的方法按顺序生长p-AlGaAsn-InGaP隧道结、p-AlInPBSF层、P-InGaP基极、n-InGaP发射极、η-AlInP窗口和GaAs层；[0089]8采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；[0090]制备复合微纳结构的工艺流程如下：[0091]8aSU-8甩胶在600rpm转速下25s，再2500rpm转速下8min;后70°C下烘15min，再100°C下烘干25min;UV光固化35s;PDMS软印章压印35min;[0092]8b揭下印章，用盐酸溶液体积比37%HC1:H20=1:2刻蚀lmin，02流量30sccm，气压120torr，功率为220W;[0093]8c盐酸溶液（体积比37%HC1=H2O=I:2刻蚀10min，Cl2流量60sccm，气压180torr，功率270W;[0094]8d去Su-8余胶。[0095]9采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气中550°C退火lOmin，即完成具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作。[0096]实施例3[0097]1选择p型Ge衬底，抛光，清洗，在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580°C，形成n-Ge层。[0098]2在Ge表面继续引入含In元素和Ga元素的气体与含P元素气体一起生长InGaP第一异质层；[0099]3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；[0100]4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；[0101]5采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAsn-GaAs隧道结、P-InGaPBSF层、P-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；[0102]6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；[0103]7采用MOVPE的方法按顺序生长P-AlGaAsAi-InGaP隧道结、P-AlInPBSF层、P-InGaP基极、n-InGaP发射极、η-AlInP窗口和GaAs层；[0104]8采用纳米软压印法，在GaAs表面制备复合微纳结构；[0105]制备复合微纳结构的工艺流程如下：[0106]8aSU-8甩胶在550rpm转速下35s，再3500rpm转速下IOmin;后50°C下供20min，再85°C下烘干20min;UV光固化40s;PDMS软印章压印40min;[0107]8b揭下印章，用盐酸溶液体积比38%HC1:H20=1:2刻蚀lmin，02流量20sccm，气压160torr，功率为180W;[0108]8c盐酸溶液（体积比38%HC1=H2O=I:2刻蚀10min，Cl2流量40sccm，气压250torr，功率220W;[0109]8d去Su-8余胶。[0110]9采用电子束蒸发法在GaAs层和ρ-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气中550°C退火lOmin，即完成具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作。[0111]图4a_⑹给出了反射率曲线，图4a为平坦结构的反射率曲线，图4⑹为复合微纳减反结构的反射率曲线。[0112]从曲线图可以看出，相对于平坦结构的反射率，复合微纳减反结构的反射率的降低幅度大于20倍。在350-1500nm波段，复合微纳减反结构的反射率全部低于0.014。在350-650nm波段和1000-1500nm波段，复合微纳减反结构的反射率更低，几乎全部低于0.01。在650-1000nm波段，复合微纳减反结构的反射率相对较高，几乎全部介于0.008和0.014之间。总之，在太阳电池表面制备复合微纳减反结构，可以非常有效地降低其表面的反射率，从而减少光学损失，增加太阳电池对太阳光的利用率。[0113]本发明从太阳电池的光学设计角度考虑，提出纳米软压印技术，制备出具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池器件，包括微纳条栅结构和复合微纳凸起（凹陷结构，该结构能够实现表面高减反特性，增加光吸收功率，提高光电流和转换效率。

权利要求：1.一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，包括InGaPInGaAsGe三结电池以及顶部表面的微纳减反结构，所述InGaPInGaAsGe三结电池中包括Ge底电池、InGaAs中电池和InGaP顶电池，Ge底电池由p-Ge衬底和其上方的n-Ge薄膜共同构成;在Ge底电池和InGaAs中电池之间由下至上依次分布的InGaP第一异质层、n-InGaAs缓冲层和p-GaAsn-GaAs隧道结;在InGaAs中电池和InGaP顶电池之间设有p-AlGaAsn-InGaP隧道结；InGaP顶电池上方设有GaAs层，GaAs层通过GaAs接触层上表面引出NiCrAu金属电极，在GaAs接触层周边GaAs层上表面设有复合微纳减反结构。2.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述复合微纳减反结构为周期性排布六方结构，每一个重复单元由凸起或凹陷的椭圆柱与其上的圆锥共同构成；周期宽度为200〜1200nm，长度为宽度的^倍。3.根据权利要求2所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述椭圆柱短轴长度与圆锥底面直径相等，短轴长度与周期宽度的比例为0.1〜0.7;所述椭圆柱长轴长度与周期长度的比例为0.1〜0.7;所述椭圆柱高度为100〜500nm;所述圆锥顶角为30°〜150°。4.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述InGaP顶电池包括由上至下依次分布的n-AlInP窗口、n-InGaP发射极、p-InGaP基极和P-AlInPBSF层。5.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述InGaAs中电池包括由上至下依次分布的n-InGaP窗口、n-InGaAs发射极、p-InGaAs基极和p-InGaPBSF层。6.根据权利要求1所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述n-Ge薄膜带隙宽度为0.65eV;Ge底电池的pn结是在p型Ge衬底上生长的第一层外延层的过程时，V族原子扩散到Ge衬底中自动形成的。7.根据权利要求5所述的一种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池，其特征在于，所述n-InGaAs缓冲层和InGaAs中电池n-InGaP窗口的上表面均为条栅结构，宽度为100〜IOOOnm，长度为5〜15mm，深度80〜IOOnm，概间距为200〜2000nm。8.—种具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：1选择P型Ge衬底，抛光，清洗，采用MOVPE金属有机化合物气相外延的方法在Ge表面淀积P原子，Ge衬底加热到580°C〜750°C，将含有P的气体引入到Ge衬底表面，淀积在表面的P原子逐渐扩散到Ge衬底内部，形成n-Ge薄膜，时间持续Ih小时；2采用MOVPE的方法在Ge表面继续引入含有In元素和Ga元素的气体，同含有P元素的气体一起，生长InGaP第一异质层；3采用MOVPE的方法生长n-InGaAs缓冲层；4采用纳米软压印法，在n-InGaAs缓冲层表面制备条栅结构；5采用MOVPE的方法按顺序生长p-GaAsn-GaAs隧道结、p-InGaPBSF层、P-InGaAs基极、n-InGaAs发射极和n-InGaP窗口；6采用纳米软压印法，在n-InGaP窗口表面制备条栅结构；7采用1^^的方法按顺序生长?41634811-11^3?隧道结、？4111^83?、？-11163?基极、n-InGaP发射极、n-AlInP窗口和GaAs层；8采用纳米软压印法，在GaAs层表面制备复合微纳减反结构；9采用电子束蒸发法在GaAs层和p-Ge层上制备出NiCrAu金属电极，并在大气中500〜600°C退火8〜12min，即完成具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作。9.根据权利要求8所述的具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作方法，其特征在于，制备条栅结构和复合微纳减反结构的工艺流程如下：1SU-8甩胶在500〜600rpm转速下25〜35s，再2500〜3500rpm转速下5〜IOmin;后50〜70°C下烘10〜20min，再85〜100°C下烘干20〜30min;UV光固化30〜40s;PDMS软印章压印30〜40min;2揭下印章，用体积比为36-38%抝1:出0=1:2盐酸溶液刻蚀11^11，02流量20〜308^111，气压120〜160torr，功率为180〜220W;3用上述步骤2的盐酸溶液刻蚀5〜lOmin，其中，Cl2流量为40〜60sccm，气压为180〜250torr，功率为220〜270W;4去Su-8余胶，即完成条栅结构和复合微纳减反结构的制作。10.根据权利要求8所述的具有微纳减反结构的InGaPInGaAsGe三结太阳电池的制作方法，其特征在于，所述InGaAs缓冲层中In的含量为1%，使Ge与GaAs的晶格失配由0.08%降至更低，这时InGaAs与Ge精确晶格匹配，不产生失配位错。

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