阅读说明：本技术 一种多结太阳能电池及供电设备 (Multi-junction solar cell and power supply equipment ) 是由 吴真龙 李俊承 张策 朱鸿根 郭文辉 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备,本发明提供的至少一个子电池中,子电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数,且子电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的子电池窗口层采用了与子电池有源区晶格失配的材料,进而增加了子电池窗口层的带隙,以此降低其对太阳光的吸收,形成高势垒而对流向子电池窗口层的少数载流子起反射作用,最终提高光生载流子的收集效率,提高了多结太阳能电池的性能。(The invention provides a multi-junction solar cell and power supply equipment, wherein in at least one sub-cell provided by the invention, the average lattice constant of a sub-cell window layer is larger than a first lattice constant, and the mismatching degree of the average lattice constant of the sub-cell window layer and the first lattice constant is smaller than 1%. Therefore, the sub-cell window layer provided by the invention adopts a material which is mismatched with the crystal lattice of the active region of the sub-cell, so that the band gap of the sub-cell window layer is increased, the absorption of sunlight by the sub-cell window layer is reduced, a high potential barrier is formed to reflect minority carriers flowing to the sub-cell window layer, the collection efficiency of photon-generated carriers is finally improved, and the performance of the multi-junction solar cell is improved.)

一种多结太阳能电池及供电设备

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，更为具体地说，涉及一种多结太阳能电池及供电设备。

背景技术

太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用，但是现有的多结太阳能电池的性能还有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了多结太阳能电池的性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种多结太阳能电池，包括：

底电池；

位于所述底电池上的第一隧穿结；

位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR(distributed Braggreflection，分布式布拉格反射)反射层；

以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的子电池背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述子电池基区和所述子电池发射区的晶格匹配且具有第一晶格常数，所述子电池窗口层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池窗口层的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

可选的，沿所述底电池至所述子电池的方向，所述子电池窗口层的晶格常数呈由第一子晶格常数至第二子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第一子晶格常数不小于所述第一晶格常数。

可选的，沿所述底电池至所述子电池的方向，所述子电池窗口层的晶格常数呈第一恒定晶格常数不变，且所述第一恒定晶格常数大于所述第一晶格常数。

可选的，所述子电池背场层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池背场层的晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

可选的，沿所述子电池至所述底电池的方向，所述子电池背场层的晶格常数呈由第三子晶格常数至第四子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第三子晶格常数不小于所述第一晶格常数。

可选的，沿所述子电池至所述底电池的方向，所述子电池背场层的晶格常数呈第二恒定晶格常数不变，且所述第二恒定晶格常数大于所述第一晶格常数。

可选的，相邻所述子电池之间通过隧穿结连接。

可选的，所述多结太阳能电池还包括：

沿所述底电池至所述子电池的方向，位于最后一个所述子电池背离所述底电池一侧的欧姆接触层。

相应的，本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括上述的多结太阳能电池。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，包括：底电池；位于所述底电池上的第一隧穿结；位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的子电池背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述子电池基区和所述子电池发射区的晶格匹配且具有第一晶格常数，所述子电池窗口层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池窗口层的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

由上述内容可知，本发明提供的至少一个子电池中，子电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且子电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的子电池窗口层采用了与子电池有源区晶格失配的材料，进而增加了子电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向子电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，提高了多结太阳能电池的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多结太阳能电池的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种多结太阳能电池的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所述，太阳电池可将太阳能直接转换为电能，是一种最有效的清洁能源形式。III-V族化合物半导体太阳电池在目前材料体系中转换效率最高，同时具有耐高温性能好、抗辐照能力强等优点，被公认为是新一代高性能长寿命空间主电源，其中GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配结构的三结电池已在航天领域得到广泛应用，但是现有的多结太阳能电池的性能还有待提高。

基于此，本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了多结太阳能电池的性能。为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下，具体结合图1至图5对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种多结太阳能电池的结构示意图，多结太阳能电池包括：

底电池100。

位于所述底电池100上的第一隧穿结200。

位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。

以及，位于所述DBR反射层300背离所述底电池100一侧依次叠加的至少一个子电池40，至少一个所述子电池40包括自所述底电池100至所述子电池40方向依次叠加的子电池背场层41、子电池基区42、子电池发射区43及子电池窗口层44，其中，所述子电池基区42和所述子电池发射区43的晶格匹配且具有第一晶格常数，所述子电池窗口层44的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池窗口层44的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

可以理解的，本发明提供的至少一个子电池中，子电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且子电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的子电池窗口层采用了与子电池有源区晶格失配的材料，进而增加了子电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向子电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，提高了多结太阳能电池的性能。

下面结合图1所示对本发明实施例提供的多结太阳能电池进行更详细的描述。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至子电池40方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至子电池40方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为Al_xGaAs层，第二材料层可以为Al_yGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。

本发明实施例提供的子电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且子电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。在本发明一实施例中，本发明提供的子电池窗口层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述底电池至所述子电池的方向，所述子电池窗口层的晶格常数呈由第一子晶格常数至第二子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第一子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第二子晶格常数大于第一子晶格常数，且第一子晶格常数至第二子晶格常数的均值(即子电池窗口层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述底电池至所述子电池的方向，所述子电池窗口层的晶格常数呈第一恒定晶格常数不变，且所述第一恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，子电池窗口层的平均晶格常数即为该第一恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

可以理解的，本发明提供的子电池窗口层采用了与子电池有源区晶格失配的材料，进而增加了子电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向子电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率；并且，由于子电池窗口层为晶格常数线性渐变增加的结构层的设计，使得势垒靠近子电池发射区处低而远离子电池发射区处高，进而能够减弱子电池窗口层与子电池发射区之间势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。

进一步的，本发明实施例提供的子电池中，其子电池背场层的平均晶格常数也可以设置为大于第一晶格常数，增加子电池背场层的带隙，最终提高光生载流子的收集效率。其中本发明实施例提供所述子电池背场层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池背场层的晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

本发明实施例提供的子电池背场层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述子电池至所述底电池的方向，所述子电池背场层的晶格常数呈由第三子晶格常数至第四子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第三子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第四子晶格常数大于第三子晶格常数，且第三子晶格常数至第四子晶格常数的均值(即子电池背场层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述子电池至所述底电池的方向，所述子电池背场层的晶格常数呈第二恒定晶格常数不变，且所述第二恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，子电池背场层的平均晶格常数即为该第二恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

参考图2所示，为本发明实施例提供的另一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，为了提高多结太阳能电池的性能，本发明实施例提供的相邻所述子电池40之间通过隧穿结50连接。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的隧穿结50包括自底电池至子电池方向依次叠加的隧穿结的N型层和隧穿结的P型层。其中，隧穿结的N型层可以为生长于子电池窗口层上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，隧穿结的P型层可以为生长于隧穿结的N型层上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的隧穿结的N型层可以采用Si掺杂，及隧穿结的P型层可以采用C掺杂。

如图2所示，本发明实施例提供的所述多结太阳能电池还包括：

沿所述底电池100至所述子电池40的方向，位于最后一个所述子电池40背离所述底电池100一侧的欧姆接触层700。其中，本发明实施例提供的欧姆接触层可以为GaAs层或InGaAs层，其作为与电极形成欧姆接触的N型接触层，进一步提高了多结太阳能电池的性能。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的多结太阳能电池可以为两结太阳能电池，即多结太阳能电池包括底电池及位于底电池上一子电池，该子电池为中电池。具体参考图3所示，为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，多结太阳能电池包括：

底电池100。

位于所述底电池100上的第一隧穿结200。

位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。

以及，位于所述DBR反射层300背离所述底电池100一侧的中电池400，所述中电池400包括自所述底电池100至所述中电池400方向依次叠加的中电池背场层410、中电池基区420、中电池发射区430及中电池窗口层440，所述中电池基区420和所述中电池发射区430的晶格匹配且具有第一晶格常数，其中，所述中电池窗口层440的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述中电池窗口层440的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

可以理解的，本发明提供的至少一个中电池中，中电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且中电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的中电池窗口层采用了与中电池有源区晶格失配的材料，进而增加了中电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向中电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，提高了多结太阳能电池的性能。

下面结合图3所示对本发明实施例提供的多结太阳能电池进行更详细的描述。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为Al_xGaAs层，第二材料层可以为Al_yGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的中电池400可以为InGaAs电池，组成为中电池有源区的中电池基区420和中电池发射区430的晶格匹配。其中，中电池基区420可以为P型掺杂的InGaAs层基区，中电池发射区430可以为N型掺杂的InGaAs层发射区或GaInP层发射区。以及，中电池窗口层440的材料与中电池有源区的材料晶格失配，中电池窗口层440的材料可以为AlGaInP材料或AlInP材料；其中，本发明实施例提供的中电池窗口层440的平均晶格常数大于中电池有源区的晶格常数，且中电池窗口层440的平均晶格常数与中电池有源区的晶格常数的失配度小于1％。

在本发明一实施例中，本发明提供的中电池窗口层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述底电池至所述中电池的方向，所述中电池窗口层的晶格常数呈由第一子晶格常数至第二子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第一子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第二子晶格常数大于第一子晶格常数，且第一子晶格常数至第二子晶格常数的均值(即中电池窗口层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述底电池至所述中电池的方向，所述中电池窗口层的晶格常数呈第一恒定晶格常数不变，且所述第一恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，中电池窗口层的平均晶格常数即为该第一恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

在本发明一实施例中，本发明提供的所述中电池窗口层的厚度大于0且不大于100nm。

可以理解的，本发明提供的中电池窗口层采用了与中电池有源区晶格失配的材料，进而增加了中电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向中电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率；并且，由于中电池窗口层的厚度处于临界厚度而不至于产生位错缺陷而影响器件性能；同时，由于中电池窗口层为晶格常数线性渐变增加的结构层的设计，使得势垒靠近中电池发射区处低而远离中电池发射区处高，进而能够减弱中电池窗口层与中电池发射区之间势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。

进一步的，本发明实施例提供的中电池中，其中电池背场层的平均晶格常数也可以设置为大于第一晶格常数，增加中电池背场层的带隙，最终提高光生载流子的收集效率。其中本发明实施例提供所述中电池背场层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述中电池背场层的晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

本发明实施例提供的中电池背场层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述中电池至所述底电池的方向，所述中电池背场层的晶格常数呈由第三子晶格常数至第四子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第三子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第四子晶格常数大于第三子晶格常数，且第三子晶格常数至第四子晶格常数的均值(即中电池背场层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述中电池至所述底电池的方向，所述中电池背场层的晶格常数呈第二恒定晶格常数不变，且所述第二恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，中电池背场层的平均晶格常数即为该第二恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

本发明实施例提供的多结太阳能电池还可以为三结太阳能电池，三结太阳能电池包括底电池即位于底电池上的两个叠加子电池，其中，两个子电池为中电池和位于中电池背离底电池一侧的顶电池，且中电池和顶电池之间通过第二隧穿结连接。具体参考图4所示，为本发明实施例提供的另一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，多结太阳能电池包括：

底电池100。

位于所述底电池100上的第一隧穿结200。

位于所述第一隧穿结200背离所述底电池100一侧的DBR反射层300。

以及，位于所述DBR反射层300背离所述底电池100一侧的中电池400，所述中电池400包括自所述底电池100至所述中电池400方向依次叠加的中电池背场层410、中电池基区420、中电池发射区430及中电池窗口层440，所述中电池基区420和所述中电池发射区430的晶格匹配且具有第一晶格常数，其中，所述中电池窗口层440的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述中电池窗口层440的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。以及，所述多结太阳能电池包括：

位于所述中电池400背离所述底电池100一侧的第二隧穿结500。

以及，位于所述第二隧穿结500背离所述底电池100一侧的顶电池600，所述顶电池600包括自所述底电池100至所述顶电池600方向依次叠加的顶电池背场层610、顶电池基区620、顶电池发射区630及顶电池窗口层640，所述顶电池基区620和所述顶电池发射区630的晶格匹配且具有第一晶格常数，其中，所述顶电池窗口层640的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述顶电池窗口层640的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

可以理解的，本发明实施例提供的中电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且中电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的中电池窗口层采用了与中电池有源区晶格失配的材料，进而增加了中电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向中电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，提高了多结太阳能电池的性能。

同时，本发明实施例提供的顶电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且顶电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的顶电池窗口层采用了与顶电池有源区晶格失配的材料，进而增加了顶电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向顶电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，进一步提高了多结太阳能电池的性能。

下面结合图4所示对本发明实施例提供的三结太阳能电池进行更详细的描述。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的底电池100可以包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的P型衬底110、N型发射区120和底电池窗口层130。其中，本发明实施例提供的底电池100可以为Ge电池，即P型衬底110为Ge衬底；在P型Ge衬底110上进行磷扩散得到N型发射区120，形成了底电池100的PN结；以及，在N型发射区120上面生长与衬底晶格匹配的(Al)GaInP层(带有括号的Al组分表示其可以存在或去除，即(Al)GaInP层可以为GaInP层，还可以为AlGaInP层，下文描述中如出现(Al)做相同理解)作为成核层，且作为底电池100的底电池窗口层130。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第一隧穿结200包括自底电池100至中电池400方向依次叠加的第一隧穿结的N型层210和第一隧穿结的P型层220。其中，第一隧穿结的N型层210可以为生长于底电池窗口层130上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第一隧穿结的P型层220可以为生长于第一隧穿结的N型层210上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第一隧穿结的N型层210可以采用Si掺杂，及第一隧穿结的P型层220可以采用C掺杂。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的DBR反射层可以包括交替生长的第一材料层和第二材料层。可选的，本发明实施例提供的第一材料层可以为Al_xGaAs层，第二材料层可以为Al_yGaAs层，0≤x＜y≤1；第一材料层和第二材料层的交替生长n个周期，3≤n≤30；以及，第一材料层和第二材料层中每一材料层的光学厚度为DBR中心反射波长的1/4。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的中电池400可以为InGaAs电池，组成为中电池有源区的中电池基区420和中电池发射区430的晶格匹配。其中，中电池基区420可以为P型掺杂的InGaAs层基区，中电池发射区430可以为N型掺杂的InGaAs层发射区或GaInP层发射区。以及，中电池窗口层440的材料与中电池有源区的材料晶格失配，中电池窗口层440的材料可以为AlGaInP材料或AlInP材料；其中，本发明实施例提供的中电池窗口层440的平均晶格常数大于中电池有源区的晶格常数，且中电池窗口层440的平均晶格常数与中电池有源区的晶格常数的失配度小于1％。

在本发明一实施例中，本发明提供的中电池窗口层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述底电池至所述中电池的方向，所述中电池窗口层的晶格常数呈由第一子晶格常数至第二子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第一子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第二子晶格常数大于第一子晶格常数，且第一子晶格常数至第二子晶格常数的均值(即中电池窗口层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述底电池至所述中电池的方向，所述中电池窗口层的晶格常数呈第一恒定晶格常数不变，且所述第一恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，中电池窗口层的平均晶格常数即为该第一恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

在本发明一实施例中，本发明提供的所述中电池窗口层的厚度大于0且不大于100nm。

可以理解的，本发明提供的中电池窗口层采用了与中电池有源区晶格失配的材料，进而增加了中电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向中电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率；并且，由于中电池窗口层的厚度处于临界厚度而不至于产生位错缺陷而影响器件性能；同时，由于中电池窗口层为晶格常数线性渐变增加的结构层的设计，使得势垒靠近中电池发射区处低而远离中电池发射区处高，进而能够减弱中电池窗口层与中电池发射区之间势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。

进一步的，本发明实施例提供的中电池中，其中电池背场层的平均晶格常数也可以设置为大于第一晶格常数，增加中电池背场层的带隙，最终提高光生载流子的收集效率。其中本发明实施例提供所述中电池背场层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述中电池背场层的晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

本发明实施例提供的中电池背场层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述中电池至所述底电池的方向，所述中电池背场层的晶格常数呈由第三子晶格常数至第四子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第三子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第四子晶格常数大于第三子晶格常数，且第三子晶格常数至第四子晶格常数的均值(即中电池背场层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述中电池至所述底电池的方向，所述中电池背场层的晶格常数呈第二恒定晶格常数不变，且所述第二恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，中电池背场层的平均晶格常数即为该第二恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的第二隧穿结500包括自底电池100至顶电池600方向依次叠加的第二隧穿结的N型层510和第二隧穿结的P型层520。其中，第二隧穿结的N型层510可以为生长于中电池窗口层440上的N型GaAs层或N型GaInP层；以及，第二隧穿结的P型层520可以为生长于第二隧穿结的N型层510上的P型(Al)GaAs层。其中，本发明实施例提供的第二隧穿结的N型层510可以采用Si掺杂，及第二隧穿结的P型层520可以采用C掺杂。

在本发明一实施例中，本发明实施例提供的顶电池600可以为(Al)GaInP电池，组成为顶电池有源区的顶电池基区620和顶电池发射区630的晶格匹配。其中，顶电池基区620可以为P型掺杂的(Al)GaInP层基区，顶电池发射区630可以为N型掺杂的(Al)GaInP层发射区。以及，顶电池窗口层640的材料与顶电池有源区的材料晶格失配，顶电池窗口层640的材料可以为AlGaInP材料或AlInP材料；其中，本发明实施例提供的顶电池窗口层640的平均晶格常数大于顶电池有源区的晶格常数，且顶电池窗口层640的平均晶格常数与顶电池有源区的晶格常数的失配度小于1％。

在本发明一实施例中，本发明提供的顶电池窗口层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述底电池至所述顶电池的方向，所述顶电池窗口层的晶格常数呈由第一子晶格常数至第二子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第一子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第二子晶格常数大于第一子晶格常数，且第一子晶格常数至第二子晶格常数的均值(即顶电池窗口层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述底电池至所述顶电池的方向，所述顶电池窗口层的晶格常数呈第一恒定晶格常数不变，且所述第一恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，顶电池窗口层的平均晶格常数即为该第一恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

在本发明一实施例中，本发明提供的所述顶电池窗口层的厚度大于0且不大于50nm。

可以理解的，本发明提供的顶电池窗口层采用了与顶电池有源区晶格失配的材料，进而增加了顶电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向顶电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率；并且，由于顶电池窗口层的厚度处于临界厚度而不至于产生位错缺陷而影响器件性能；同时，由于顶电池窗口层为晶格常数线性渐变增加的结构层的设计，使得势垒靠近顶电池发射区处低而远离顶电池发射区处高，进而能够减弱顶电池窗口层与顶电池发射区之间势垒阻碍电子运输的能力，进一步提高多结太阳能电池的性能。

进一步的，本发明实施例提供的顶电池中，其顶电池背场层的平均晶格常数也可以设置为大于第一晶格常数，增加顶电池背场层的带隙，最终提高光生载流子的收集效率。其中本发明实施例提供所述顶电池背场层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述顶电池背场层的晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

本发明实施例提供的顶电池背场层的晶格常数可以为渐变增加的趋势，即沿所述顶电池至所述底电池的方向，所述顶电池背场层的晶格常数呈由第三子晶格常数至第四子晶格常数的线性增大趋势，其中，所述第三子晶格常数不小于所述第一晶格常数，第四子晶格常数大于第三子晶格常数，且第三子晶格常数至第四子晶格常数的均值(即顶电池背场层的平均晶格常数)大于第一晶格常数。

或者，本发明实施例提供的沿所述顶电池至所述底电池的方向，所述顶电池背场层的晶格常数呈第二恒定晶格常数不变，且所述第二恒定晶格常数大于所述第一晶格常数；其中，顶电池背场层的平均晶格常数即为该第二恒定晶格常数，其大于第一晶格常数。

为了进一步提高多结太阳能电池的性能，本发明实施例提供的三结太阳能电池还包括有一欧姆接触层。参考图5所示，为本发明实施例提供的又一种多结太阳能电池的结构示意图，其中，图5所示多结太阳能电池结构中底电池100至顶电池600的结构与图4所示结构相同，且本发明图5所示多结太阳能电池还包括：位于所述顶电池600背离所述底电池100一侧的欧姆接触层700。其中，本发明实施例提供的欧姆接触层可以为GaAs层或InGaAs层，其作为与电极形成欧姆接触的N型接触层。

相应的，本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括上述任意一实施例所提供的多结太阳能电池。

本发明提供了一种多结太阳能电池及供电设备，包括：底电池；位于所述底电池上的第一隧穿结；位于所述第一隧穿结背离所述底电池一侧的DBR反射层；以及，位于所述DBR反射层背离所述底电池一侧依次叠加的至少一个子电池，至少一个所述子电池包括自所述底电池至所述子电池方向依次叠加的子电池背场层、子电池基区、子电池发射区及子电池窗口层，其中，所述子电池基区和所述子电池发射区的晶格匹配且具有第一晶格常数，所述子电池窗口层的平均晶格常数大于所述第一晶格常数，且所述子电池窗口层的平均晶格常数与所述第一晶格常数的失配度小于1％。

由上述内容可知，本发明提供的至少一个子电池中，子电池窗口层的平均晶格常数大于第一晶格常数，且子电池窗口层的平均晶格常数与第一晶格常数的失配度小于1％。可见本发明提供的子电池窗口层采用了与子电池有源区晶格失配的材料，进而增加了子电池窗口层的带隙，以此降低其对太阳光的吸收，形成高势垒而对流向子电池窗口层的少数载流子起反射作用，最终提高光生载流子的收集效率，提高了多结太阳能电池的性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。