2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、InGaN/GaN多量子阱(InGaN/GaN MQW)太陽(yáng)能電池是一種新型的太陽(yáng)能電池。通過(guò)改變In組分,InGaN的禁帶寬度可以實(shí)現(xiàn)從0.7eV到3.4eV的連續(xù)變化,基本覆蓋太陽(yáng)光光譜,理論上可以制造光電轉(zhuǎn)換效率極高的太陽(yáng)能電池,因此受到大家的普遍關(guān)注。然而,高質(zhì)量InGaN材料的生長(zhǎng)非常困難,高光電轉(zhuǎn)換效率的InGaN/GaN MQW太陽(yáng)能電池還難以實(shí)現(xiàn)。目前,InGaN/GaN MQW太陽(yáng)能電池尚處于研究階段,國(guó)際上InGaN

2、/GaN MQW太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率徘徊在0.5%到3%之間。因此,本文從材料和器件結(jié)構(gòu)兩方面深入研究了p-i-n結(jié)構(gòu)的InGaN/GaN MQW太陽(yáng)能電池,其中i層為InGaN/GaN多量子阱,p層為p-GaN,n層為n-GaN,主要成果如下:
 ?。?)研究了InGaN/GaN多量子阱周期數(shù)與InGaN層等效厚度對(duì)材料質(zhì)量和器件性能的影響。研究結(jié)果表明,在i層總厚度保持不變的條件下,通過(guò)增加量子阱周期數(shù)并減少InGaN層等

3、效厚度,能夠減少位錯(cuò)密度并抑制InGaN合金的相分離,使材料質(zhì)量得到改善。但是隨著InGaN層等效厚度的下降,材料對(duì)光的吸收強(qiáng)度減小。因此需要折中考慮,本文通過(guò)優(yōu)化使器件光電轉(zhuǎn)換效率提高了37.5%。
 ?。?)研究了 i層總厚度對(duì)材料質(zhì)量和器件性能的影響。研究結(jié)果表明,在多量子阱周期數(shù)相同的條件下,通過(guò)等比例減小InGaN阱層和GaN壘層的厚度使i層總厚度減小,能有效提高i層對(duì)光生載流子的輸運(yùn)能力。但是,同時(shí)也減小了InGaN層

4、等效厚度,使材料對(duì)光的吸收能力變?nèi)?,同樣需要折中考慮。本文通過(guò)優(yōu)化i層厚度,最終使太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到了大幅的提高,提高了約7倍。
 ?。?)研究了n-GaN區(qū)刻蝕深度和p電極結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,n-GaN區(qū)刻蝕深度減小,能使更多的光生電子擴(kuò)散到n電極,有利于太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高。p電極包括p條形電極和p接觸電極。研究結(jié)果表明,p條形電極以及p接觸電極的增加可以減小接觸電阻,有效提高器

5、件的開路電壓和短路電流。同時(shí),p電極圖形會(huì)阻擋光進(jìn)入器件,影響器件性能,因此p電極圖形的設(shè)計(jì)需要折中考慮。通過(guò)優(yōu)化n-GaN區(qū)刻蝕深度和p電極結(jié)構(gòu),使器件的光電轉(zhuǎn)換效率從0.62%提高到0.79%。
 ?。?)研究了器件單元面積對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響。研究結(jié)果表明,隨著器件單元面積的減小,能使n-GaN區(qū)中更多的光生電子擴(kuò)散到n電極,進(jìn)而提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率。本文通過(guò)優(yōu)化器件單元面積,最終使太陽(yáng)能電池的開路電壓達(dá)到1.93V,光

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