跟AIGaAs光伏发电电池类似，GaInP₂是另一个宽带隙的与GaAs晶格匹配的系统，与Al_0.37Ga_0.63As/GaAs体系相比，由于Ga_0.5In_0.5P/GaAS界面复合速率很低（约为1. 5 cm • s^—1)，并且 GaInP2电池具有InP电池相似的抗辐照性能，该电池目前主要使用在太空领域，在别墅太阳能发电行业使用得较少。

 

美国国家可再生能源实验室 (NREL)Olson等人在20世纪80年代末提出并开展了 GaInP2/GaAs叠层光伏发电电池结构的研究。他们采用MOCVD技术，在p+-GaAs衬底上生长GaInP₂/GaAs叠层光伏发电电池，在顶电池与底电池之间实现了隧道结连接，电池结构如下图所示：

GaInP2/GaAs/Ge双结太阳电池示意图

 

该研究单位首先对GaInP2材料进行了仔细的研究，通过GalnPJGaAs与另外两个晶格匹配系统Al_0.4Ga_0.6AS/GaAS和AI_0.5In_0.5P/GaAs的界面质量，然后根据光致发光衰减时间常数推算出：GaInP2/GaAs界面的复合速率最低，约为1.5 cm• s^-1;而Al_0.4 Ga_0.6 As/ GaAs和AI_0.5In_0.5P/GaAs界面复合速率分别为210 cm. s^-1和900 cm. s^-1。这表明GaInP₂/GaAs界面的质量最好。同时，Kurtz和Olson等人还对GaInP2的带隙宽度与生长温度和生长速率之间的关系进行了细致的研究。他们指出：在同样组分条件下，GaInP₂的Eg可以在1. 82eV到1. 89 eV之间变化，取决于结构的有序程度。在这些工作的基础之上，他们创造了世界范围内最高的叠层光伏发电电池效率。

 

1990年，Olson等人报道了在P⁺-GaAs衬底上生长了出小面积（0. 25cm²)GaInP₂/GaAs双结叠层光伏发电电池，其AM1. 5效率达27.3%，但在别墅太阳能发电领域未被实践使用。

 

1994年，Bertness和Olson等人报道了进一步改进的结果，GaInP₂/GaAs叠层光伏发电电池的AM0和AM1. 5效率分别达到25. 7%和29. 5%。值得注意的改进是：

 

1、AM0效率最佳的电池结构，仅仅是将上电池基区的厚度从0.6ym减小到0. 5ym。 电池结构的改进，首先是采用了背场结构（BSF)。对于下电池，背场为0. 07 /mi薄 层GaInP₂，p型掺杂浓度为3 X 10¹⁷ cm^-3，并且指出如果降低此浓度将影响开路电压。对于上电池，其背场也是采用0. 05ym厚的GaInP₂，但具有较宽的Eg = l. 88 eV。

 

2、优化栅线的设计，从所占面积5%降为1.9%，而不影响电池的填充因子，这是由 于叠层电池的光电流密度近乎减半，而发射极的薄层电阻又减小到420 ᾨ/□的缘 故。

 

3、降低窗口层AllnP中的氧含量，将磷烷进行纯化或用乙硅烷取代砸化氢作掺 杂剂。

 

4、在隧道结生长过程中减少掺杂记忆效应，用Se-C取代Se-Zn，同时调整降低 了砷烷分压。同年，Kurtz等人报道了 GaInP₂/GaAS在经受1 MeV、1E15 e • cm^—2电子辐照之后，效率仍能够保持在19. 6% (AMO)，较硅电池寿命初期的效率高很多，非常适合在空间使用。

 

目前，在光伏发电领域，叠层电池方面的研究仍在不间断进行，其前景仍为可观，目前该内电池主要用于空间使用；或许，数年以后，该类电池会被用于别墅太阳能发电行业。