申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2020-07-20

公开（公告）日：2023-09-08

公开（公告）号：CN111785794B

主分类号：H01L31/0304

分类号：H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/0735;H01L31/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.08#授权;2020.11.03#实质审查的生效;2020.10.16#公开

摘要：本发明公开了一种基于ScAlN与InAlN极化插入层增强电场的N极性InGaN基太阳能电池及制备方法，主要解决现有太阳能电池光电转换效率低的问题。其包括电极及自下而上的衬底层、AlN成核层、i‑GaN层、InxAl1‑xN层、n型InyGa1‑yN层、InzGa1‑zNGaN多量子阱层、p型GaN层和ScuAl1‑uN层。除衬底外各层均采用N极性材料，以在N极性下，分别在InxAl1‑xN层与n型InyGa1‑yN层和ScuAl1‑uN层与p型GaN层间产生强极化电场，这两种电场与太阳能电池内建电场的方向相同，能增强载流子的漂移能力，增大光生电流，提高太阳能电池的效率，可用于航空航天设备。

主权项：1.一种基于ScAlN与InAlN极化插入层增强电场的N极性InGaN基太阳能电池，自下而上包括衬底（1）、高温AlN成核层（2）、i-GaN层（3）、n型InyGa1-yN层（5）、InzGa1-zNGaN多量子阱层（6）和p型GaN层（7），n型InyGa1-yN层左右两端和p型GaN层上沉积有电极（9），其特征在于：在i-GaN层（3）与n型InyGa1-yN层（5）之间插入有InxAl1-xN层（4），在p型GaN层（7）上增设有ScuAl1-uN层（8），以通过在InxAl1-xN层（4）与n型InyGa1-yN层（5）之间的极化矢量差值，和p型GaN层（7）与ScuAl1-uN层（8）之间的极化矢量差值，产生强极化电场，并实现InxAl1-xN层（4）分别与i-GaN层（3）和n型InyGa1-yN层（5）的晶格匹配；所述InxAl1-xN层（4）的In组分x为0.21-0.24，厚度为10-30nm，所述ScuAl1-uN层（8）的Sc的组分u为0.2-0.4，且该两层（4，8）均采用N极性氮化物材料，即材料的最表层中心原子为N原子，在N极性下，极化电场与内建电场的方向相同，以增强载流子的漂移能力，提高太阳能电池的效率；高温AlN成核层（2）采用厚度为20-30nm的N极性AlN材料；i-GaN层（3）采用厚度为2-3mm的N极性GaN材料；n型InyGa1-yN层（5）采用厚度为1-2mm的N极性InGaN材料，In的组分为0.02-0.06；InzGa1-zNGaN多量子阱层（6），其中每个InzGa1-zN层的厚度为3-5nm，每个GaN层的厚度为5-10nm，In含量x的调整范围为0.15-0.3，其采用的是N极性的InGaN材料和GaN材料；p型GaN层（7）采用厚度为100-200nm的N极性GaN材料。

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