空间用GaInP/GaAs/In0.3Ga0.7 As(1 eV)倒装三结太阳电池研制

采用阶变缓冲层技术 (step-graded) 外延生长了具有更优带隙组合的倒装GaInP/GaAs/In_0.3Ga_0.7As(1.0 eV) 三结太阳电池材料, TEM和HRXRD测试表明晶格失配度为2%的In_0.3Ga_0.7As 底电池具有较低的穿透位错密度和较高的晶体质量, 达到太阳电池的制备要求. 通过键合、剥离等工艺制备了太阳电池芯片. 面积为 10.922 cm² 的太阳电池芯片在空间光谱条件下转换效率达到32.64% (AM0, 25 ℃), 比传统晶格匹配的 GaInP/GaAs/Ge(0.67 eV) 三结太阳电池的转换效率提高3个百分点. 关键词： 太阳电池 三结 倒装结构     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池材料的低压MOCVD外延生长

本文采用自制的LP-MOCVD设备,外延生长出GaInP₂/GaAs/Ge叠层太阳电池结构片,对电池材料进行了X射线衍射测试分析.另外,采用二次离子质谱仪测试了电池结构的剖面曲线.用此材料做出的叠层太阳电池,AMO条件下光电转换效率η=13.6%,开路电压V_oc=2230mV,短路电流密度J_sc=12.6mA/cm².     

两步生长法生长的Inx Ga1-x As/GaAs材料及性质

利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法在GaAs(100)单晶衬底上外延生长InxGa1-xAs材料。通过扫描电子显微镜( SEM)与原子力显微镜( AFM)观察了缓冲层厚度对外延层表面形貌、表面粗糙度的影响;利用X射线衍射( XRD)分析了缓冲层厚度对外延层结晶质量的影响;利用拉曼光谱分析了缓冲层厚度对外延层材料合金有序度的影响;通过透射电子显微镜( TEM)观察了外延层材料位错的分布状态,计算了外延层的位错密度。实验结果表明,两步生长法生长的Inx Ga1-x As/GaAs异质结材料的缓冲层厚度存在一个最优值。     

高温处理工艺对低压MOCVD外延GaAs/Ge太阳电池的影响

采用自制的低压金属有机化学汽相淀积LP-MOCVD设备,在Ge衬底(100)面向(111)偏9°外延生长出GaAs电池结构,对电池材料进行了X射线衍射分析另外,对由此材料制成的太阳电池进行了性能测试,测试结果表明,Ge衬底的高温处理工艺对GaAs/Ge太阳电池的电流电压特性有一定的影响试验表明,在600～700℃之间高温处理效果较好。     

非机械清除的外延生长法

1 前言 近年来GaAs—AlGaAs双异质结(DH)激光器的惊人进展,是与晶体液相外延生长技术的改善分不开的。对充分利用异质结光电特微的DH激光器来说,很明显界质结介面的质量对器件的各种特性都有很大的影响。我们认为致使GaAs—AlGaAs异质结质量下降的最重要因素是因为混入了氧。AlGaAs中随着AlAs百分比的增加就     

晶格失配对GaInP/In_xGa_(1-x)As/In_yGa_(1-y)As倒装三结太阳电池性能影响的分析

传统GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池因受其带隙组合的限制,转换效率再提升空间不大.倒装结构三结太阳电池因其更优的带隙组合期望可以得到更高的效率.基于细致平衡原理,结合P-N结形成机理,应用MATLAB语言对双晶格失配GaInP(1.90 eV)/In_xGa_(1-x)As/In_yGa_(1-y)As倒装结构三结太阳电池底、中电池的不同带隙组合进行模拟优化.模拟结果表明在AM1.5D,500倍聚光(500 suns)下,禁带宽度组合为1.90/1.38/0.94 eV的带隙最优,综合材料成本与试验条件,当顶、中电池最优厚度组合为4μm和3.2μm时理论转化效率高达51.22%,此时两个异质结的晶格失配度分别为0.17%和2.36%.忽略渐变缓冲层生长后底电池位错的影响,通过计算0.17%的晶格失配引入1.70×105cm~(-2)的插入位错密度,对比单晶格失配GaInP/GaAs/In_(0.32)Ga_(0.68)As(0.99 eV)倒装结构三结太阳电池光电转化效率仍提高了0.3%.     

新型砷化镓太阳电池的宽带减反射膜设计

针对新型高效叠层砷化镓太阳电池[反向外延生长3结晶格失配太阳电池(IMM-3J)、反向外延生长4结晶格失配太阳电池(IMM-4J)],提出与其相匹配的四层宽带减反射膜的设计方案。利用电子束热蒸发的减反射膜沉积方式,在太阳电池表面制备宽带减反射膜。测量蒸镀减反射膜前后电池反射率的变化,结合外量子效率计算出宽带减反射膜对电池各结短路电流的增益效果。与原有双层减反射膜进行对比,四层宽带减反射膜具有更宽的减反射区域,适用于IMM-3J、IMM-4J电池。利用Essential Macleod软件模拟分析了宽带减反射膜制备过程中的工艺稳定性,对于膜层的设计作出了进一步的优化。     

GaInAsP/InP双异质结发光管材料的研究

用二相法液相外延生长了GaInAsP/InP双异质结材料。已制得用于光通讯的、小面积的、输出功率>1mW(工作电流100mA)的发光二极管。讨论了外延工艺和影响材料性质的因素。     

p-n 型GaInP2/GaAs叠层太阳电池研究

报道了对p-n型 GaInP2/GaAs叠层太阳电池的研究结果.采用低压金属有机物化学气相沉积工艺制备电池样品.通过对GaInP2顶电池中场助收集效应的计算机模拟，提出用p+p-n-n+结构取代常用的p+n 结构，显著改善了GaInP2顶电池和GaInP2/GaAs叠层太阳电池的光伏性能，使其光电转换效率(Eff)分别达到14.26% 和23.82% (AM0, 25℃, 2×2cm2). 关键词： 场助收集效应 镓铟磷 砷化镓 叠层太阳电池     

直接键合的三结太阳能电池研究

本文研制了直接键合的三结GaInP/GaAs/InGaAsP太阳电池.直接键合技术可以减少晶格不匹配的材料在外延生长过程中产生的线位错和面缺陷,将缺陷限制在界面几十纳米的薄层而不向内扩散,是未来实现高效多结电池的发展趋势之一.此类电池国内鲜有报道.本文键合三结电池的键合界面采用p+GaAs/n+InP结构,得到电池开路电压3.0 V,在电池结构没有优化的情况下获得效率24%,表面未做减反膜.开路电压表明三结电池实现了串联,为单片集成的高效多结电池提供了新的途径.对实验结果进行了分析并给出了改进措施.     

生长速率对低压MOCVD外延生长GaAs/Ge异质结的影响

采用自制的液相金属氧化物化学汽相沉积(LP-MOCVD)设备,在Ge(100)向(110)面偏9°外延生长出GaAs单晶外延层,对电池材料进行了X射线衍射测试分析,半峰宽为52″.讨论了外延生长参量对GaAs/Ge的影响,表明抑制反向畴不仅与过渡层有关,而且与GaAs单晶外延生长参量有关.适当的生长速率可有效地抑制反向畴的生长.     

关于RHEED振荡技术优化GaAs(110)量子阱生长的研究

在GaAs(110)衬底上生长的半导体材料有诸多优良性能，使得在非极性GaAs(110)衬底上获得高质量各类异质结材料，成为近年来分子束外延生长关注的课题.考虑GaAs(110)表面是Ga和As共面，最佳生长温度窗口很小；反射式高能电子衍射的(1×1)再构图案对生长温度和V/Ⅲ束流比不敏感，难于通过观察再构图案的变化，准确地找到最佳生长条件.作者在制备GaAs(110)量子阱过程中，观察到反射式高能电子衍射强度振荡呈现出的单双周期变化.这意味着不同工艺条件下，在 GaAs(110)衬底上量子阱有单层和双层两种生长模式.透射电子显微镜和室温光致荧光光谱测量结果表明：在双层生长模式下量子阱样品光学性能较差，而在单层生长模式下量子阱光学性能较好，但是界面会变粗糙.利用这一特点，我们采用反射式高能电子衍射强度振荡技术，找到了一种在GaAs(110)衬底上生长高质量量子阱的可行方法. 关键词： 反射高能电子衍射 量子阱 分子束外延     

钙钛矿/硅叠层太阳电池中平面a-Si:H/c-Si异质结底电池的钝化优化及性能提高

最近,旋涂法制备的钙钛矿/平面硅异质结高效叠层太阳电池引起人们广泛关注,主要原因是相比于绒面硅衬底制备的钙钛矿/硅叠层太阳电池,其制备工艺简单、制备成本低且效率高.对于平面a-Si:H/c-Si异质结电池, a-Si:H/c-Si界面的良好钝化是获得高转换效率的关键,进而决定了钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的性能.本文主要从硅片表面处理、a-Si:H钝化层和P型发射极等方面展开研究,通过对硅片表面的氢氟酸(HF)浸泡时间和氢等离子体预处理气体流量、a-Si:H钝化层沉积参数、钝化层与P型发射极(I/P)界面富氢等离子体处理的综合调控,获得了相应的优化工艺参数.对比研究了p-a-Si:H和p-nc-Si:H两种缓冲层材料对I/P界面的影响,其中高电导、宽带隙的p-nc-Si:H缓冲层既能够降低I/P界面的缺陷态,又可以增强P型发射层的暗电导率,提高了前表面场效应钝化效果.通过上述优化,制备出最佳的P-type emitter layer/aSi:H(i)/c-Si/a-Si:H(i)/N-type layer (inip)结构样品的少子寿命与implied-Voc分别达到2855μs和709 mV,表现出良好的钝化效果.应用于平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池,转换效率达到18.76%,其中开路电压达到681.5 mV,相对于未优化的电池提升了34.3 mV.将上述平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池作为底电池,对应的钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的开路电压达到1780 mV,转换效率达到21.24%,证明了上述工艺优化能够有效地改善叠层太阳电池中的硅异质结底电池的钝化及电池性能.     

硅基异质结太阳电池新进展

非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(SHJ)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点,是高转换效率硅基太阳电池的热点方向之一。本文首先综述了近几年SHJ电池制造工艺技术的进步,包括臭氧清洗硅片、热丝化学气相沉积技术沉积非晶硅薄膜、透明导电薄膜沉积方法和材料的改进,以及新型金属化电极技术在SHJ电池中的应用所取得的进展。然后介绍了结合背面结技术、载流子选择性钝化接触技术的硅异质结电池以及薄型硅异质结太阳电池最新研究情况。进一步分析了与叉指式背接触技术相结合的硅异质结电池、与钙钛矿太阳电池技术相结合的钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池的研究现状,指出硅基异质结太阳电池是迈向更高效率太阳电池的基石。     

质子辐射损伤对单结GaAs/Ge太阳电池暗特性参数的影响

基于p-n结暗特性双指数模型,对经质子辐射后的单结GaAs/Ge太阳电池的暗特性I-V曲线进行数值拟合,确定了单结GaAs/Ge太阳电池在辐射前后的四个暗特性特征参数,即串联电阻R_s、并联电阻R_(sh)、扩散电流I_(s1)和复合电流I_(s2).研究结果表明,质子辐射后单结GaAs/Ge太阳电池的R_s,R_(sh),I_(s1)和I_(s2)四个暗特性参数均发生显著变化.经低能质子辐射后,单结GaAs/Ge太阳电池的R_(sh)随位移损伤剂量的增加而减小,而R_s,I_(s1)和I_(s2)三个参数随位移损伤剂量的增加而增大,其中串联电阻随位移损伤剂量线性增加而与辐射质子能量无关.理论分析表明,上述参数的变化与质子辐射损伤区域分布有关.基区和发射区的损伤主要引起单结电池串联电阻和扩散电流的增加;结区的损伤导致并联电阻减小,复合电流增大.     

非晶硅/微晶硅叠层太阳电池中间层的研究

叠层结构是提高硅基薄膜太阳电池效率和稳定性的有效方法,其中子电池的电流匹配是提高叠层电池效率的关键,而中间层技术能有效地改善子电池电流的匹配情况。介绍了非晶硅/微晶硅叠层电池的中间反射层和隧道结的结构、特性及材料种类,结合两者的理论基础提出隧穿反射层的概念,分析其工作原理并给出了薄膜材料的选择原则和范围。隧穿反射层在叠层结构中不仅起到常规中间反射层的作用,解决电池内部的陷光问题,还可优化叠层太阳电池的隧道结,解决子电池对光生载流子的有效收集问题。     

GaAs(100)衬底上ZnSe薄膜的热壁束外延生长

介绍热壁束外延法生长ZnSe/GaAs异质结工作。低能电子衍射和俄歇电子能谱对样品的原位检测表明,用此方法可以在GaAs(100)衬底上外延得到单晶的ZnSe(100)薄膜。当外延生长速率大时,Znse薄膜质量下降,样品的Raman谱中出现TO模。X射线衍射实验结果表明,这种外延膜质量的退化主要是由于在ZnSe(100)薄膜体内存在〈111〉方向的晶核。 关键词：     

光能转换与器件

TM914.42007010630微光光照强度下太阳电池应用研究=Application researchon solar cells under weak light intensity[刊,中]/王涛(国防科技大学.湖南,长沙(410073)),王正志//光电技术应用.—2006,21(2).—32-35在太阳电池标准测试条件之外,定义了太阳电池室内测试条件,研究了该条件下的微光光照强度对几种常见太阳电池效率的影响和它们的光谱响应。结合各种太阳电池自身的价格因素和器件性质,得出了一些可供室内光伏产品设计人员参考的结论。图4参8(于晓光)TM914.42007010631无机纳米晶-共轭聚合物异质结光电池研究进展=Pro-gress in h…     

基于MOCVD三步生长的GaAs/Si外延技术EI北大核心CSCD

在硅(Si)上外延生长高质量的砷化镓(GaAs)薄膜是实现硅基光源单片集成的关键因素。但是,Si材料与GaAs材料之间较大的晶格失配、热失配等问题对获得高质量的GaAs薄膜造成了严重影响。本文利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术开展Si基GaAs生长研究。通过采用三步生长法,运用低温成核层、高温GaAs层与循环热退火等结合的方式,进一步降低Si基GaAs材料的表面粗糙度和穿透位错密度。并利用X射线衍射(XRD)ω-2θ扫描追踪采用不同方法生长的样品中残余应力的变化。最终,在GaAs低温成核层生长时间62 min(生长厚度约25 nm)时,采用三步生长、循环热退火等结合的方式获得GaAs(004)XRD摇摆曲线峰值半高宽(FWHM)为401″、缺陷密度为6.8×10^(7) cm^(-2)、5μm×5μm区域表面粗糙度为6.71 nm的GaAs外延材料,在材料中表现出张应力。     

非晶硅锗电池性能的调控研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 研究了非晶硅锗薄膜太阳电池. 针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性, 通过调控硅锗合金中硅锗的比例, 实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制. 借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计, 获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池. 关键词： 非晶硅锗薄膜太阳电池 短路电流密度 开路电压 带隙梯度