ZnSe-GaAs-Ge高效太陽電池的研究.pdf

1、本文主要由以下三部分組成:1.疊層三結(jié)高效太陽電池材料的選定.在大量查閱和檢索國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,分析對(duì)比了Ⅳ、Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族等各種半導(dǎo)體材料的性質(zhì)后,篩選出的ZnSe/GaAs/Ge、GaInP/GaAs/Ge、GaAlAs/GaAs/YP等是不可多得的幾組多結(jié)太陽電池匹配材料,其中ZnSe/GaAs/Ge組合可能是最佳的搭配.它們的晶體結(jié)構(gòu)都屬于面心立方結(jié)構(gòu),品格常數(shù)分別為5.669、5.653、5.657A,匹配良好,失配小

2、于0.05 A,因而能夠形成良好的異質(zhì)單晶復(fù)合;它們的禁帶寬度Eg分別為2.61,1.43,0.67 eV,均勻地分布在太陽光譜的高、中、低頻段.2.ZnSe p-n結(jié)外量子效率的測定及ZnSe/GaAs/Ge疊層多結(jié)的電流匹配.通過摻入少量的碲(Te),克服了ZnSe難被摻雜成P型半導(dǎo)體難題,可以使ZnSe的受主雜質(zhì)濃度高達(dá)10<'18>/cm<'3>.我們首次用MBE(分子束外延)技術(shù)制作了ZnSe p-n結(jié)太陽電池樣品,測出了Zn

3、Se p-n外量子效率曲線.ZnSe p-n結(jié)從波長為475nm開始吸收太陽光譜,響應(yīng)半高寬為365~450nm,吸收峰值出現(xiàn)在400nm處,恰與單結(jié)GaAs光譜響應(yīng)半高寬440~870m相銜接.單結(jié)Ge電池的太陽光譜的響應(yīng)半高寬為900nm-1650nm,三種材料的光譜響應(yīng)曲線銜接恰如其分.AM1.5條件下,ZnSe、GaAs和Ge的合成光譜響應(yīng)可覆蓋陽光總輻射能的95﹪,理論效率可達(dá)56﹪.分析并給出了ZnSe/GaAs/Ge三疊層

4、電池的頂層Au/i-ZnSe/n-ZnSe肖特基MIS結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是工藝較簡單,肖特基勢壘高.因此該結(jié)構(gòu)的太陽電池仍有較高的開路電壓.分析并給出了n-ZnSe/i-ZnSe/p<'+>-GaAs/n-p Ge疊層結(jié)構(gòu).該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)工藝簡單,抗輻射性能強(qiáng).3.梯度摻雜電場對(duì)太陽電池光伏特性的影響以及梯度摻雜電場的計(jì)算.在太陽電池整個(gè)薄膜中梯度摻雜,可以有效的改善電池的光伏特性.頂區(qū)梯度摻雜電場,能有效減少表面的復(fù)合率;基區(qū)梯度摻雜電