垂直結(jié)構(gòu)InGaN-GaN量子阱太陽能電池研究.pdf

1、Ⅲ-V族半導(dǎo)體化合物InGaN材料具有連續(xù)可調(diào)的直接吸收帶隙，較高的吸收系數(shù)，較大的電子遷移率和良好的抗輻射能力等優(yōu)異的光伏特性，為制備高效空間太陽能電池和全光譜太陽能電池提供了可能。具有反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)InGaN太陽能電池，能夠增加器件的光吸收效率，緩解電流擁擠效應(yīng)，有效提高電池性能。本文從制備工藝、器件的設(shè)計和性能分析等方面對垂直結(jié)構(gòu)InGaN/GaN量子阱太陽能電池進(jìn)行研究。主要包括以下幾個方面:
　　(1)利用膠鍵合、激光

2、剝離等工藝在外延層和支撐襯底間插入由氧化銦錫化合物(ITO)層和Cr/Al/Cr(1/350/20nm)鋁(Al)反射鏡層構(gòu)成的p型歐姆反射鏡，制備了垂直結(jié)構(gòu)InGaN/GaN量子阱太陽能電池。Al反射鏡層在藍(lán)綠光波段的最大反射率達(dá)到80％，ITO層和Al層間鉻(Cr)過渡薄層的添加能夠增強兩者的粘附性，保證后續(xù)制備工藝的進(jìn)行。膠鍵合工藝的應(yīng)用，降低了器件鍵合的難度和制備成本。
　　(2)制備了具有Al反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)藍(lán)光In0.

3、17Ga0.83N/GaN量子阱太陽能電池。電池的短路電流密度(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因子(FF)和轉(zhuǎn)換效率(η)分別為1.55mA/cm2、1.89V、74.60％和2.18％，外量子效率(EQE)響應(yīng)譜覆蓋360nm到450nm波段，在波長385nm處達(dá)到峰值，為41.41％。與報道的大部分相似In組分的藍(lán)光量子阱電池相比，器件的Jsc、FF、η相對較好，但電池的Voc較小，可能與器件的外延層結(jié)構(gòu)設(shè)計和晶體質(zhì)量有關(guān)。

4、r>　　(3)為了進(jìn)一步擴(kuò)寬電池的光譜響應(yīng)，制備了具有Al反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)綠光In0.26Ga0.74N/GaN量子阱太陽能電池，同時制備了沒有反射鏡的器件作對比，以驗證Al反射鏡對電池性能的影響。相比沒有反射鏡的器件，添加Al反射鏡的電池Jsc和η分別提高了48％和56％。電池的EQE響應(yīng)譜覆蓋了360nm到510nm波段，添加反射鏡后，器件在長波段的外量子效率獲得了提升，峰值外量子效率提高了53％。Al反射鏡的添加能夠?qū)⑽幢涣孔于逦?/p>