李 戈，陆宏波，李欣益，张 玮

（上海空间电源研究所，上海 200245）

0 引言

Ⅲ-Ⅴ族化合物多结太阳电池是目前光电转化效率最高的太阳电池，广泛应用于空间和地面光伏［1-7］。目前，具有30%效率的Ge 基三结电池已经成为卫星上的主要物理电源［8］。然而Ge 基三结电池的能带隙组合无法充分利用长波太阳光谱，造成了部分性能的损失［9］。近年来，大失配外延生长技术［10］和半导体直接键合技术［4，6，11-12］的发展使得太阳电池的子电池组合逐渐接近理想带隙组合。而其中用于窄带隙电池的半导体材料的晶体质量越来越受到人们的关注［13］。与InP 晶格匹配的InGaAsP是四元混晶材料，材料带隙覆盖0.75～1.35 eV，可以作为窄带隙子电池满足四结、五结和六结太阳电池的需求。受InGaAsP 源流量调节限制和金属有机物气相外延（MOCVD）机台限制，目前InGaAsP外延生长速率在1.0 μm/h 左右。对于满足吸光条件的单结和双结InGaAsP 太阳电池而言，其基区厚度普遍大于3 μm，考虑到太阳电池的其他外延结构，单结和双结电池的外延生长时间分别为5 h 和10 h。长时间处于高温环境会使得外延层中的Zn原子发生扩散并使得异质结界面不清晰［14］，不利于高质量材料的生长。本文以带隙为0.88 eV 和1.16 eV 的InGaAsP 材料为例，分析了提高外延生长速率的InGaAsP 掺杂特性和InGaAsP/InP 双异质结的复合特性，成功制备了与InP 晶格匹配的1.16 eV/0.88 eV 双结电池，开路电压得到了170 mV 的提升。该电池将为高效多结电池的制备和低成本外延生长的实现奠定基础。

1 实验方法

外延实验片使用卧式AIX-2600 G3 MOCVD设备进行生长与优化，衬底选用了具有0°斜切角的n 型或p 型InP 衬底，外延生长过程所需的Ⅲ族源包括三甲基镓（TMGa）、三甲基铟（TMIn）。……