本发明涉及外延生长技术领域，具体而言，涉及一种p型gaas层及其外延生长方法、gaas太阳能电池及制备方法。
背景技术：
随着节能减排运动的兴起，作为转化效率最高的gaas太阳能电池的应用越来越广泛。目前gaas太阳能电池主要制备方法是金属有机化合物气相沉积(mocvd)或者分子束外延(mbe)中进行外延沉积。
单结gaas太阳能电池外延结构一般由n型gaas层，基层和p型gaas层组成，另外p型gaas层可以分为窗口层和欧姆接触层，基层可以是p掺杂或者n掺杂或者不掺杂，欧姆接触层一般为重掺杂的p型gaas。多结gaas太阳能电池主要由隧道结将禁带宽度不同的子电池串联组成，隧道结由重掺杂的p型和n型gaas共同组成。通常，p型层通常采用镁、碳等原子取代as进行掺杂，如何提高p掺杂浓度一直是gaas太阳能电池制备的难点。
为了解决这个问题，通常会采用引入al组分，来提高掺杂浓度，但是al的引入，使其耐辐射性能降低，特别是高温高湿环境中，氧化会降低器件的寿命和稳定性。同时，柔性砷化镓薄膜太阳能电池的生产，一般需要使用湿法剥离外延层，al组分存在容易受到腐蚀液腐蚀，带来更多缺陷。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种p型gaas层及其外延生长方法、gaas太阳能电池及制备方法，以解决现有技术中的p型层掺杂浓度难以有效提高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种p型gaas层的外延生长方法，包括：步骤s1，向反应室中通入镓源、砷源和p型掺杂源以进行外延生长，得到p型gaas基层；步骤s2，停止通入p型掺杂源，向反应室内通入铟源在p型gaas基层上生长ingaas量子点层；步骤s3，停止通入铟源和镓源，升温并保温以去除ingaas量子点层中的in；以及步骤s4，保温结束后通入镓源、砷源和p型掺杂源进行p型掺杂生长。
进一步地，上述步骤s3在对ingaas量子点层进行升温之前，静置10～60s，优选步骤s3升温至700～1100℃并保温以去除ingaas量子点层的in，优选保温的时间为10～60s，进一步升温至700～1100℃对ingaas量子点层进行烘烤。
进一步地，上述步骤s2包括：停止通入p型掺杂源，向反应室内通入铟源，在500～900℃温度下在p型gaas基层上生长ingaas量子点层，优选ingaas量子点层的厚度为2～5个单分子层。
进一步地，上述步骤s4中在700～1100℃下进行p型掺杂生长，优选p型掺杂生长的时间为1～60s。
进一步地，上述外延生长方法还包括：步骤s5，至少重复一次步骤s1至步骤s4，优选重复10～300次。
进一步地，上述步骤s1的外延生长温度为600～1000℃，优选p型gaas基层的厚度为2～10nm，优选步骤s1还通入铝源形成含al的p型gaas基层，优选铝源为三甲基铝。
进一步地，上述镓源为三甲基镓和/或三乙基镓，优选砷源为砷烷，优选p型掺杂源选自二茂镁或四溴化碳，优选铟源为三甲基铟。
根据本发明的另一方面，提供了一种gaas太阳能电池的制备方法，gaas太阳能电池包括一个或多个p型gaas层，制备方法包括p型gaas层的制备过程，该p型gaas层的制备过程采用上述任一种的外延生长方法实施。
进一步地，上述制备方法包括：在衬底上自下而上依次设置背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，其中，发射层采用外延生长方法设置。
进一步地，上述制备方法包括：在衬底上生长背场层，优选背场层为alx1ga1-x1as或者(aly1ga1-y1)z1in1-z1p，其中，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0.4≤z1≤0.6，优选背场层的厚度为30～200nm，优选背场层的生长温度为400～1000℃；在背场层上生长基层，优选基层为gaas或n型掺杂的gaas，优选n型掺杂的浓度为0～1e22，优选基层的厚度为500～5000nm，优选基层的生长温度为400～1000℃；采用外延生长方法在基层上生长发射层，且以外延生长方法的步骤s1结束发射层的生长，优选发射层的厚度为100～1000nm；在发射层上生长窗口层，优选窗口层为alx2ga1-x2as或者(aly2ga1-y2)z2in1-z2p，其中0≤x2≤0.5，0≤y2≤0.5，0.4≤z2≤0.6，优选窗口层的厚度为30～200nm，优选窗口层的生长温度为400～1000℃；在窗口层上生长接触层，优选接触层为p掺杂的gaas层，优选p掺杂的浓度为1e18～1e22，优选接触层的厚度为30～200nm，优选接触层的生长温度为400～1000℃。
根据本发明的另一方面，提供了一种p型gaas层，该p型gaas层的p型原子的掺杂浓度为10e22～10e24。
根据本发明的另一方面，提供了一种gaas太阳能电池，包括在衬底上自下而上依次设置背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，该发射层为上述的p型gaas层或为上述的外延生长方法所形成的p型层，或gaas太阳能电池采用上述的制备方法制备而成。
应用本发明的p型gaas层的外延生长方法，通过在p型gaas层生长过程中，引入少量的in原子，通过控制工艺去除in原子的同时为p掺杂提供更多空位，可以达到提高p型gaas层掺杂浓度的目的，减少外来元素对电池的影响。具体地：在生长形成p型gaas基层后，引入铟源在p型gaas基层上形成ingaas量子点层，高温烘烤条件下，ingaas量子点层中的in-as键因其结合能较低，容易断裂，in逸出从而形成更多的ⅲ族空位给后续的mg/c等掺杂原子占领，因此大大提高了p型掺入效率。且通过in占位、逸出的方式提高了p型元素的掺杂浓度，减少了al等外来元素对太阳能电池带来的负面影响。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例示出的gaas太阳能电池的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、衬底；20、背场层；30、基层；40、发射层；50、窗口层；60、接触层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术中通过引入al组分来提高p型gaas层掺杂浓度存在一系列问题，导致p型gaas层掺杂浓度难以有效提高。为了解决该问题，本申请提供了一种p型gaas层及其外延生长方法、gaas太阳能电池及制备方法。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种p型gaas层的外延生长方法，包括：步骤s1，向反应室中通入镓源、砷源和p型掺杂源以进行外延生长，得到p型gaas基层；步骤s2，停止通入p型掺杂源，向反应室内通入铟源在p型gaas基层上生长ingaas量子点层；步骤s3，停止通入铟源和镓源，升温并保温以去除ingaas量子点层中的in；以及步骤s4，保温结束后通入镓源、砷源和p型掺杂源进行p型掺杂生长。
通过在p型gaas层生长过程中，引入少量的in原子，通过控制工艺去除in原子的同时为p掺杂提供更多空位，可以达到提高p型gaas层掺杂浓度的目的，减少外来元素对电池的影响。具体地：在生长形成p型gaas基层后，引入铟源在p型gaas基层上形成ingaas量子点层，高温条件下，ingaas量子点层中的in-as键因其结合能较低，容易断裂，in逸出从而形成更多的ⅲ族空位给后续的mg/c等掺杂原子占领，因此大大提高了p型掺入效率。且通过in占位、逸出的方式提高了p型元素的掺杂浓度，减少了al等外来元素对太阳能电池带来的负面影响。
上述外延生长方法不限于金属有机化合物气相沉积(mocvd)或者分子束外延(mbe)。
为了使in更容易更彻底地逸出，优选上述步骤s3在对ingaas量子点层进行升温之前，静置10～60s，利用ingaas量子点层生长的高温环境，通过静置使in向ingaas量子点层表面迁移，进而使in在短时间高温下即可逸出。优选地，上述步骤s3升温至700～1100℃并保温以去除ingaas量子点层的in，优选保温的时间为10～60s，进一步优选升温至700～1100℃对ingaas量子点层进行烘烤。
在本申请一种实施例中，上述步骤s2包括：停止通入p型掺杂源，向反应室内通入铟源，在500～900℃温度下在p型gaas基层上生长ingaas量子点层。在上述条件下进行ingaas量子点层的生长，可以形成较为均匀的ingaas量子点层，而且根据试验发现，上述ingaas量子点层的生长温度越低，越有利于p型原子的掺杂。进一步地，在保证后续p型掺杂浓度的基础上，为了尽可能使in快速逸出，优选ingaas量子点层的厚度为2～5个单分子层。
在in去除后，通过常规的外延生长方法即可进行p型原子的掺杂占据in的空位，为了优化外延生长的均匀性和致密性，并提高p型掺杂的效率，优选上述步骤s4中在700～1100℃下进行p型掺杂生长，其中温度越低越有利于掺杂。另外，为了保证整体p型gaas层掺杂浓度较高，优选上述p型掺杂生长的时间为1～60s。
在本申请一种实施例中，上述外延生长方法还包括：步骤s5，至少重复一次步骤s1至步骤s4。通过重复步骤s1至s4增加p型的厚度，并且通过控制重复次数调整p型gaas层的厚度大小。根据目前常用的p型gaas层厚度要求，优选重复10～300次。
本申请上述步骤s1的外延生长条件可以参考现有技术中常规p型gaas层外延生长条件，优选上述步骤s1的外延生长温度为600～1000℃，优选p型gaas基层的厚度为2～10nm。上述基层还可以为al掺杂的gaas基层，即优选所述步骤s1还通入铝源形成含al的p型gaas基层，优选所述铝源为三甲基铝。
上述用于外延生长的镓源、砷源、p型掺杂源以及铟源可以采用现有技术的金属有机化合物气相沉积(mocvd)或者分子束外延(mbe)中相应的常用气源，优选上述镓源选自三甲基镓和/或三乙基镓，优选砷源为砷烷，优选p型掺杂源选自二茂镁或四溴化碳，优选铟源为三甲基铟。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种gaas太阳能电池的制备方法，该gaas太阳能电池包括一个或多个p型gaas层，该制备方法包括p型gaas层的制备过程，该p型gaas层的制备过程采用上述任一种的外延生长方法实施。
通过本申请的上述外延生长方法制备gaas太阳能电池的p型gaas层，提高了p型gaas层的掺杂浓度，优化了gaas太阳能电池的性能。
一般的砷化镓太阳能电池包括背场层、发射层、窗口层、接触层、隧道结，上述外延生长方法可应用于上述各层需要p型掺杂的位置以提高p型gaas层掺杂浓度。
优选地，上述制备方法包括：在衬底上自下而上依次设置背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，其中，发射层采用外延生长方法设置。
在一种优选的实施例中，上述制备方法包括：在衬底上生长背场层，优选背场层为alx1ga1-x1as或者(aly1ga1-y1)z1in1-z1p，其中，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0.4≤z1≤0.6，优选背场层的厚度为30～200nm，优选背场层的生长温度为400～1000℃；在背场层上生长基层，优选基层为gaas或n型掺杂的gaas，优选n型掺杂的浓度为0～1e22，优选基层的厚度为500～5000nm，优选基层的生长温度为400～1000℃；采用外延生长方法在基层上生长发射层，且以外延生长方法的步骤s1结束发射层的生长，优选发射层的厚度为100～1000nm；在发射层上生长窗口层，优选窗口层为alx2ga1-x2as或者(aly2ga1-y2)z2in1-z2p，其中0≤x2≤0.5，0≤y2≤0.5，0.4≤z2≤0.6，优选窗口层的厚度为30～200nm，优选窗口层的生长温度为400～1000℃；在窗口层上生长接触层，优选接触层为p掺杂的gaas层，优选p掺杂的浓度为1e18～1e22，优选接触层的厚度为30～200nm，优选接触层的生长温度为400～1000℃。
上述制备方法中，形成的背场层因为其禁带宽度比较高，降低背面的电子复合，起到阻止电子流失的作用；基层为电子聚集提供了场所；发射层为空穴聚集提供了场所，且由于其中p型掺杂浓度增加，使得空穴聚集空间增加，且减少了外来元素对太阳能电池带来的负面影响；窗口层因为其禁带宽度最高，所以能起到钝化表面，降低非辐射复合，为空穴能在发射层聚集起到阻止作用；位于最上层的接触层，则是起到接通电极的作用。进一步地，通过调整背场层和窗口层中各自al的组分含量，实现对太阳光高低能态光子的吸收，极大地提高了太阳能光电转换效率。
优选地，在制备背场层之前将衬底传入mocvd设备中，通入h2气体，升高温度对衬底进行高温清洗，优选的温度范围为200～1000℃，衬底不限于ge、si或gaas。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种p型gaas层，该p型gaas层的p型原子的掺杂浓度为10e22～10e24。本申请的p型gaas层的掺杂浓度大于现有技术常规的gaas层的掺杂浓度，因此为空穴聚合提供了更多的空间，当应用至gaas太阳能电池时，能够提高gaas太阳能电池的光电转化效率。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种gaas太阳能电池，如图1所示，该gaas太阳能电池包括在衬底10上自下而上依次设置背场层20、基层30、发射层40、窗口层50和接触层60，发射层为上述的p型gaas层或为上述任一种的外延生长方法所形成的p型层，或该gaas太阳能电池采用上述任一种的制备方法制备而成。
上述背场层20可以为n型algaas，基层30为n型gaas，发射层为p型gaas，窗口层为p型algaas。
通过本申请的制备方法得到的gaas太阳能电池具有高浓度掺杂的p型层，如发射层，从而使得gaas太阳能电池具有较高的光电转换效率和较长的使用寿命。上述gaas太阳能电池可以为单结gaas太阳能电池，也可以为双结gaas太阳能电池、三结gaas太阳能电池等多结gaas太阳能电池。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为300nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为2.3×10e23，且无in残留。
实施例2
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在500℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为300nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为3.3×10e23，且无in残留。
实施例3
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度2ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断10s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为200nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为3.5×10e22……，且无in残留。
实施例4
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度5ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断60s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为330nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为6.7×10e23，且无in残留。
实施例5
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在900℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1100℃，高温烘烤10s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为280nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为2.1×10e23，且无in残留。
实施例6
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在600℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至700℃，高温烘烤60s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为310nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为1.5×10e23，且无in残留。
实施例7
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为700℃的条件下生长60s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为350的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为2.7×10e23，且无in残留。
实施例8
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为1100℃的条件下生长5s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为260nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为6.3×10e22，且无in残留。
实施例9
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为600℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为2nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为200nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为2.4×10e23，且无in残留。
实施例10
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为1000℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为10nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为550nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为1.8×10e23，且无in残留。
实施例11
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在800℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤60s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程50次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为300nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为3.5×10e23，且无in残留。
实施例12
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、砷烷和四溴化碳，生长一层p型的gaas薄层，厚度为5nm；
切断四溴化碳保持三甲基镓和砷烷流量，同时，向反应室中通入少量的三甲基铟，在950℃条件下，生长ingaas量子点，厚度4ml(monalyer:分子单层)，量子点单层生长末端，在ash3的保护下生长中断30s，以促进in原子迁移到量子点表面；
然后切断三甲基铟，将温度快速升温至1000℃，高温烘烤30s，打断in-as键去除in在gaas中的残留；
继续通入四溴化碳和三甲基镓，进行p型掺杂，温度为800℃的条件下生长30s；
重复上述过程300次，并以形成p型的gaas薄层结束。
经过上述过程，得到厚度为1800nm的p型层，其中碳原子的掺杂浓度为2.2×10e23，且无in残留。
对比例1
采用mocvd进行以下过程：
在生长温度为800℃的条件下，向反应室中通入均匀流量的三甲基镓、三甲基铝、砷烷和四溴化碳，生长p型掺杂的gaas薄层，厚度为300nm，其中碳原子的掺杂浓度为1.1×10e22；将上述各实施例和对比例，应用到单结gaas太阳能电池的发射层制备中，单结gaas太阳能电池的制备流程如下：
将ge衬底传入mocvd设备中，通入h2气体，在800℃下对衬底进行高温清洗；
在清洗后的衬底上外延生长背场层，该背场层为al0.5ga0.5as，背场层的厚度为100nm，背场层的生长温度为800℃；
在背场层上生长基层，基层为gaas，基层的厚度为2000nm，基层的生长温度为800℃；
采用上述各实施例和对比例的方法在基层上生长发射层；
在发射层上生长窗口层，窗口层为al0.5ga0.5as，窗口层的厚度为100nm，窗口层的生长温度为800℃；
在窗口层上生长接触层，接触层为p掺杂的gaas层，p掺杂的浓度为1e20，接触层的厚度为100nm，接触层的生长温度为800℃。
对所形成的单结gaas太阳能电池的光电转化效率进行检测，检测结果如下表。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过在p型gaas层生长过程中，引入少量的in原子，通过控制工艺去除in原子的同时为p掺杂提供更多空位，可以达到提高p型gaas层掺杂浓度的目的，减少外来元素对电池的影响。具体地：在生长形成p型gaas基层后，引入铟源在p型gaas基层上形成ingaas量子点层，高温烘烤条件下，ingaas量子点层中的in-as键因其结合能较低，容易断裂，in逸出从而形成更多的ⅲ族空位给后续的mg/c等掺杂原子占领，因此大大提高了p型掺入效率。且通过in占位、逸出的方式提高了p型元素的掺杂浓度，减少了al等外来元素对太阳能电池带来的负面影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种p型gaas层的外延生长方法，其特征在于，包括：
步骤s1，向反应室中通入镓源、砷源和p型掺杂源以进行外延生长，得到p型gaas基层；
步骤s2，停止通入所述p型掺杂源，向所述反应室内通入铟源在所述p型gaas基层上生长ingaas量子点层；
步骤s3，停止通入所述铟源和所述镓源，升温并保温以去除所述ingaas量子点层的in；以及
步骤s4，保温结束后通入所述镓源、所述砷源和所述p型掺杂源进行p型掺杂生长。
2.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述步骤s3在对所述ingaas量子点层进行升温之前，静置10～60s，优选所述步骤s3升温至700～1100℃并保温以去除所述ingaas量子点层的in，优选所述保温的时间为10～60s，进一步优选升温至700～1100℃对所述ingaas量子点层进行烘烤。
3.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
停止通入所述p型掺杂源，向所述反应室内通入铟源，在500～900℃温度下在所述p型gaas基层上生长ingaas量子点层，优选所述ingaas量子点层的厚度为2～5个单分子层。
4.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述步骤s4中在700～1100℃下进行所述p型掺杂生长，优选所述p型掺杂生长的时间为1～60s。
5.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法还包括：
步骤s5，至少重复一次所述步骤s1至步骤s4，优选重复10～300次。
6.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述步骤s1的外延生长温度为600～1000℃，优选所述p型gaas基层的厚度为2～10nm，优选所述步骤s1还通入铝源形成含al的p型gaas基层，优选所述铝源为三甲基铝。
7.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于，所述镓源为三甲基镓和/或三乙基镓，优选所述砷源为砷烷，优选所述p型掺杂源选自二茂镁或四溴化碳，优选所述铟源为三甲基铟。
8.一种gaas太阳能电池的制备方法，所述gaas太阳能电池包括一个或多个p型gaas层，所述制备方法包括所述p型gaas层的制备过程，其特征在于，所述p型gaas层的制备过程采用权利要求1至7中任一项所述的外延生长方法实施。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在衬底上自下而上依次设置背场层、基层、发射层、窗口层和接触层，其中，所述发射层采用所述外延生长方法设置。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在所述衬底上生长背场层，优选所述背场层为alx1ga1-x1as或者(aly1ga1-y1)z1in1-z1p，其中，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0.4≤z1≤0.6，优选所述背场层的厚度为30～200nm，优选所述背场层的生长温度为400～1000℃；
在所述背场层上生长基层，优选所述基层为gaas或n型掺杂的gaas，优选n型掺杂的浓度为0～1e22，优选所述基层的厚度为500～5000nm，优选所述基层的生长温度为400～1000℃；
采用所述外延生长方法在所述基层上生长所述发射层，且以所述外延生长方法的所述步骤s1结束所述发射层的生长，优选所述发射层的厚度为100～1000nm；
在所述发射层上生长所述窗口层，优选所述窗口层为alx2ga1-x2as或者(aly2ga1-y2)z2in1-z2p，其中0≤x2≤0.5，0≤y2≤0.5，0.4≤z2≤0.6，优选所述窗口层的厚度为30～200nm，优选所述窗口层的生长温度为400～1000℃；
在所述窗口层上生长所述接触层，优选所述接触层为p掺杂的gaas层，优选所述p掺杂的浓度为1e18～1e22，优选所述接触层的厚度为30～200nm，优选所述接触层的生长温度为400～1000℃。
11.一种p型gaas层，其特征在于，所述p型gaas层的p型原子的掺杂浓度为10e22～10e24。
12.一种gaas太阳能电池，包括在衬底(10)上自下而上依次设置背场层(20)、基层(30)、发射层(40)、窗口层(50)和接触层(60)，其特征在于，所述发射层为权利要求11所述的p型gaas层或为权利要求1至7中任一项所述的外延生长方法所形成的p型层，或所述gaas太阳能电池采用权利要求8至10中任一项所述的制备方法制备而成。
技术总结