基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究

根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征,确定电池衰减的物理机理:中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷,使得基区少子扩散长度被大幅缩短,影响了光生载流子的收集.针对中电池衰减的物理机理,设计不同的基区厚度,验证辐照后扩散长度缩短至1.5μm左右.为提升中电池抗辐照性能,消除辐照后扩散长度缩减带来的影响,对中电池外延结构进行设计,将中电池基区减薄至1.5μm,并在其下方嵌入分布式布拉格反射器,对特定波段光反射进行二次吸收,弥补中电池减薄的影响.通过TFCalc光学模系设计软件模拟出的中心波长为850 nm,15对Al_(0.9)Ga_(0.1)As/Al_(0.1)Ga_(0.9)As的分布式布拉格反射器,实际测试最高反射率大于97%,高反带宽94 nm,能够满足设计要求.此基础上进行了新结构电池的外延生长与辐照测试对比.实验结果表明:新结构太阳能电池辐照后短路电流衰减比原结构降低了50%,效率的剩余因子提升2.3%.

生长温度对Ga_xIn_(1-x)P材料无序度的影响及其应用

采用金属有机化合物气相外延技术(MOCVD),在Ge衬底上生长Ga_xIn_(1-x)P外延层,探究不同生长温度对Ga_xIn_(1-x)P材料的无序生长特性的影响。为探究无序度随温度的变化规律,使用X射线衍射仪(XRD)与光致发光测试仪(PL)对外延材料进行测试,并修正由Ga_xIn_(1-x)P材料组分改变引起的带隙偏移。最终根据实验现象,对实际生产中的GaInP/GaInAs/Ge三结太阳能电池进行调试,通过提高Ga_xIn_(1-x)P材料的无序度,电池的Voc提高了34mV,转换效率提升0.5%。

不同周期数的GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池

为了研究不同量子阱周期数下GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池性能的变化规律,利用金属有机化学气相沉积技术（MOCVD）制备了不同周期数的双结多量子阱太阳能电池样品以及无量子阱双结结构的参考样品,利用高分辨率X射线衍射仪（HXRD）和高分辨率透射电镜（TEM）测试了样品的晶体质量,同时在AM0（1×）光谱条件下测试了样品的I-V特性曲线和相应子电池的外量子效率。最终得到了高晶体质量、吸收截止波长在954 nm的Ga_（0.89）In_（0.11）As/GaAs_（0.92）P_（0.08）多量子阱结构,扩展波段的外量子效率最高达到75.18%,电池光电转换效率相对于无量子阱结构提升2.77%。通过对比测试结果发现,随着量子阱结构周期数的增加,太阳能电池在扩展波段（890~954 nm）的外量子效率不断提高,常规波段的短波响应（300~700 nm）会出现下降,长波响应（700~890 nm）会出现上升,短路电流和转换效率相应提升并趋于饱和。