硅太阳能电池的调制载流子红外辐射动态响应与参数分析

建立了调制激光诱发硅太阳能电池的少数载流子密度波数学模型,并利用光致载流子辐射检测掺杂浓度、阻抗及载流子输运参数. 对频域响应曲线中的双弯曲效应进行了研究,构建了小交流信号作用的太阳能电池等效电路拓扑结构,仿真分析了不同掺杂浓度、阻抗电阻和载流子传输参数对频响曲线拐点的影响. 通过光致载流子辐射频域扫描实验与多参数拟合检测了单晶硅太阳电池的施/受主浓度、并联电阻和载流子输运参数. 结果表明：光致载流子辐射技术检测大面积太阳能电池频响曲线的双弯曲是由电容效应所引起的,建立的数学模型可定量描述和预测检测结果,并用于测量太阳能电池的掺杂浓度、电阻和载流子输运参数. 关键词： 调制自由载流子辐射 扫频检测 PN结电容 参数测量     

GaAs纳米线阵列太阳能电池的设计与优化

为了得到纳米线阵列太阳能电池的最优转换效率,通过仿真计算对GaAs轴向pin结纳米线阵列进行了结构优化.首先利用三维有限时域差分法分析了GaAs纳米线阵列的光吸收特性,并对其直径、密度等结构参量进行优化,优化后的GaAs纳米线阵列的光吸收率可达87.4%.在此基础上,利用Sentaurus软件包中的电学仿真模块分析了电池的电学性能,并根据光生载流子在纳米线中的分布,对轴向pin结结构进行优化,最终优化过的太阳能电池功率转换效率可达到17.6%.分析结果表明,通过钝化处理以降低GaAs纳米线的表面复合速率,可显著提升电池的功率转换效率,而通过减小纳米线顶端高掺杂区域的体积,可减少载流子复合损耗,从而提高电池效率.该研究可为制作高性能的纳米线太阳能电池提供参考.     

发射层厚度对透射式GaAs光电阴极表面光电压谱的影响

通过求解一维稳态少子扩散方程,推导了含有后界面复合速率和发射层厚度的透射式GaAs光电阴极表面光电压谱理论方程.通过对发射层厚度分别为1.6 μm和2.0 μm,掺杂浓度为1×1019 cm-3的GaAs透射式阴极样品测试,理论曲线和实验曲线基本一致,通过引入表面光电压谱积分灵敏度公式,仿真探讨了表面光电压谱在一定体材...     

调制掺杂高迁移率晶体管

为了提高场效应晶体管的响应速度,在设计中希望采用迁移率高的材料.材料迁移率的大小决定于载流子的散射.一般在高温下,载流子主要被晶格振动所散射,即声子散射; 而在低温下电离杂质的散射起主导作用.对于高掺杂的样品,即使降低温度也不能使迁移率提高.掺杂浓度为 1017- 1018cm-3的 n型GaAs 中的电子迁移率大约是 3000—4000 cm2/V·s左右.而P型GaAs中的空穴迁移率将更低.掺杂浓度降低会使迁移率升高.当掺杂浓度为 1013-1014cm-3时,GaAs中的电子迁移率按照 Brooks-Herring-Dingle理论的计算,在300K时约为104cm2/V·s[1,2].而在十分高…     

利用梯度掺杂获得高量子效率的GaAs光电阴极

获得高量子效率且稳定性良好的阴极一直是近年来发展GaAs光电阴极的重要方向。对晶面为(100),掺杂Be,厚度为1μm分子束外延生长的反射式GaAs发射层,设计了一种从体内到表面掺杂浓度由高到低分布的新型梯度掺杂结构。掺杂浓度的范围从1×1019cm-3到1×1018cm-3,并利用(Cs,O)激活技术制备了GaAs光电阴极。光谱响应测试曲线显示,与传统均匀掺杂的GaAs光电阴极相比,梯度掺杂的GaAs光电阴极的量子效率在整个波段都有提高,积分灵敏度可达1580μA/lm,且具有更好的稳定性。讨论了这种新型GaAs光电阴极获得更高量子效率的内在机理。该设计结构是现实可行的,且具有很大发展潜力,它为国内发展高性能GaAs光电阴极提供了一条重要途径。     

有源区掺杂的AlGaN基深紫外激光二极管性能优化

为了改善深紫外激光二极管的性能,本文提出了有源区量子势垒n掺杂、p掺杂和n-p掺杂三种结构.利用Crosslight软件,对原始结构和有源区掺杂的三种结构进行仿真研究,比较四种结构的P-I特性曲线、V-I特性曲线、载流子浓度、辐射复合速率和能带图.仿真结果表明,有源区量子势垒n-p掺杂结构的性能更优,其阈值电压和阈值电流分别为4.40V和23.8mA;辐射复合速率达到1.64×10²⁸cm^-3/s;同一注入电流下电光转换效率达到42.1%,比原始结构增加了3.9%;改善了深紫外激光二极管的工作性能.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i) /a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响.结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒(对于电子)越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好.模拟还发现,n+/TCO背接触界面势垒(对于电子)越低,电池性能越好.若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5 eV时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率.     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /a-Si:H(i) /a-Si:H(n+) /TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响。结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒（对于电子）越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好。模拟还发现,n+ /TCO背接触界面势垒（对于电子）越低,电池性能越好。若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5ev时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率。     

锁相载流子成像技术在太阳能电池中的应用

提出了一种基于锁相载流子成像技术的太阳能电池特性研究方法。激光激励的红外光生载流子辐射测量技术是一种动态的近红外调制的光致发光成像技术,已经被证实为半导体输运参数的一种行之有效的非接触测量方法。提出的锁相载流子成像技术则是一种基于红外相机的动态近红外光生载流子辐射光致发光法,它是光生载流子技术在成像领域的延伸。采用锁相载流子成像系统对10片样片进行了实验,并对获得的红外图像进行了统计分析,由此得到了载流子成像统计参数与太阳能电池光电转换效率间的相关特性。结果表明,锁相载流子成像的统计参数可用于表征太阳能电池的效率。     

高速高饱和单行载流子光探测器的设计与分析

设计了一种In P基的背入射台面结构的单行载流子光探测器.通过在吸收层中采取高斯型掺杂界面及引入合适厚度和掺杂浓度的崖层,使得光探测器同时具备了高速和高饱和电流特性.理论分析表明,在光敏面为14μm2、反向偏压为2 V条件下,该器件的3 d B带宽可达58 GHz,直流饱和电流高达158 m A.在大功率光注入条件下,详细分析了光探测器带宽降低和电流饱和现象,得出能带偏移和电场坍塌是其根本原因的结论.     

电致发光成像技术在硅太阳能电池隐性缺陷检测中的应用

论述了一种利用硅太阳能电池在一定偏压下的电致发光(Electroluminescence,EL)成像来检测硅太阳能电池隐性缺陷的方法.硅太阳能电池的EL波长范围为850～1 200 nm.正向偏压下的EL光强反映了少数载流子的浓度及其扩散长度,而反向偏压下的EL区和发光强度对应于电池的缺陷区域和缺陷密度.用硅CCD相机...     

金属-绝缘体-半导体(MIS)太阳电池原理简介

MIS太阳电池由金属-半导体结构成,利用金属-半导体结的肖特基势垒(SB)产生内场来分离光生载流子.它和p-n结太阳电池相比,有如下一些优点:(1)制结快速、容易,不需高温.同时,因为是表面结,所需基片较薄,所以材料及能量消耗均较少.(2)在电池作用区避免了高温扩散引起的晶格损伤和少子寿命退化,减小了体区载流子复合.(3)延长到硅表面的电场,有助于收集短波光生少子,避免了多数p-n结太阳电池表面出现的“死层”.故紫光响应好.(4)结构适于单晶也适于多晶和非晶.(5)金属、绝缘体、半导体选择余地大,可进行多种组合以满足不同的需要.实际上,除太阳…     

基于量子限制的受主带间跃迁太赫兹探测器的制备与测量

使用分子束外延生长设备,在GaAs（100）衬底上生长了量子阱宽度为3 nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫兹光探测器原型器件。在4.2 K温度下,分别对器件进行了太赫兹光电流谱和暗电流-电压曲线的测量。在6 V直流偏压下,空穴载流子沿量子阱层方向输运。当正入射激光频率为6.8 THz时,器件响应率为2×10^-4 V/W（2 μA/W）。通过器件的暗电流-电压曲线计算了器件全散粒噪声电流,在4.2 K、6 V直流偏压下,全散粒噪声电流为5.03 fA·Hz^-1/2。     

光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响

报道了SiCl₄/H₂等离子体化学气相沉积方法制备的未掺杂微晶硅薄 膜，在短时间光照或加上直流偏压后其室温暗电导随时间缓慢变化的行为. Raman散射谱结 果表明，薄膜的晶态体积比大于70%. 暗电阻的实验结果显示: 材料具有弱的持久光电导效 应；薄膜的暗电导在外加直流电场的作用下缓慢上升，电场反向后出现暗电导的恢复过程， 而且暗电导变化速度与偏压大小和温度有关. 根据异质结势垒模型，指出外加条件下载流子 的空间分离和重新分布以及材料非均匀性造成的势垒是引起电导 关键词： 微晶硅 电导率 薄膜     

光折变聚合物中载流子特性对空间电荷场的影响

根据适用于光折变聚合物系统的空间电荷场形成的动力学微分方程,将陷阱情况分为四类,分别讨论了光折变聚合物中光生载流子的量子产生效率及其迁移率对空间电荷场的稳态和动态特性的影响.结果发现空间电荷场的稳态特性相对于光生载流子的量子产生效率的变化比较敏感,而空间电荷场的动态特性则易受到载流子的迁移变化的影响.     

AlGaAs/GaAs多量子阱结构中受激载流子的飞秒弛豫特性

本文介绍采用飞秒饱和吸收测量技术研究Al_xGa_(1-x)As/GaAs多量子阱结构中受激载流子的超快弛豫特性.当激发光子能量大于样品势垒层能带隙时,受激产生于势垒层和势阱层连续态中的载流子分别在130和30fs时间内离开受激态,弛豫至准平衡态.势垒中的载流子被捕至势阱束缚态的情况主要发生于热载流子的冷却和复合过程的皮秒级时间内.     

高压GaAs光导开关的锁定及延迟效应机理分析

利用二维器件模拟程序MEDICI对GaAs光导开关（PCSS's)的动态非线性特性，特别是高场下呈现出的锁定及延迟效应的工作机制进行了仿真研究，仿真结果表明深能级陷阱能显著影响开关中的电场，载流子，电流密度等分布，引起电流的延迟，使开关中某些区域的电场动态增强，并足以达到雪崩的强度，从而引起载流子雪崩倍增，并在外电路的作用下，使开关进入锁定状态，仿真结果与实验现象基本相符，由此得出结论：高压GaAs光导开关实验中所观察到的锁定及延迟等现象均与开关材料中故意或非故障引入的深能级陷阱密切相关。     

利用电流、电压传感器实现对太阳能电池伏安特性实验中数据的实时测量

利用电流、电压传感器和相应数据采集软件,对传统的"太阳能电池伏安特性测量"实验进行了数字化改进。利用改进后的实验装置,可以实现太阳能电池输出电流和电压的动态实时采集。利用改进后的实验装置,测量了不同光照条件下的太阳能电池的伏安特性曲线,并计算得到了输出功率特性曲线。同时,还利用改进后的装置考察了光致热效应对光伏组件输出特性的影响。     

GaAs光电阴极表面电子逸出概率与波长关系的研究

GaAs光电阴极量子效率公式中用到的表面电子逸出概率,在阴极工作波段范围内通常视为与入射光子波长无关的常数。应用该结论对反射式GaAs光电阴极激活实验结果进行了拟合分析。实验采用分子束外延GaAs材料,外延发射层厚度为1.6μm、掺杂浓度为1×1019cm-3,分析结果显示理论曲线与实验曲线存在偏差,而在激活台内阴极灵敏度下降后的光谱响应曲线拟合结果偏差更大。这种偏差是由于表面电子逸出概率对入射光子波长的依赖关系造成的,并非通常认为的与波长无关。经过光谱响应曲线的拟合分析得出,反射式阴极表面电子逸出概率与入射光子波长之间近似满足指数关系,两者通过表面势垒因子相联系。高、低温激活后阴极表面势垒因子分别为3.53和1.36。     

LP-MOCVD两步生长法制备的InAs0.9Sb0.1/GaAs

利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法,在(100)GaAs单晶衬底上生长高质量的InAs0.9Sb0.1。用扫描电镜、X射线单晶衍射、Hall测量以及Raman光谱等方法对材料进行了表征。分析了缓冲层和外延层生长温度对外延层表面形貌的影响。获得了表面光亮,室温载流子浓度为1.9×1017cm-3和迁移率为6214cm2/V.s的InAs0.9Sb0.1。在室温Raman光谱中观察到InAs0.9Sb0.1中InAs(LO)的233cm-1和InSb(LO)的187cm-1两种光学声子行为。