不同背场的GaAs基单结太阳能电池伏安特性及分析

介绍了GaAs基太阳能电池的原理、等效电路及性能参数,基于集成电路工艺与器件计算机辅助工艺设计(TCAD)仿真工具,设计了背场分别为InAlGaP和InAlP的两种GaAs基太阳能电池,并对其结构和性能进行仿真。同时,通过分子束外延(MBE)设备制备了这两种太阳能电池,并测试了其伏安(IV)特性。在考虑并联电阻和串联电阻对太阳能电池伏安特性的实际影响后,仿真结果与实验结果基本一致。重掺杂(原子浓度为2×1018 cm-3)的InAlGaP作为GaAs太阳能电池背场时,伏安特性曲线是典型的太阳能电池的伏安特性。重掺杂(原子浓度为2×1018 cm-3)的InAlP作为GaAs太阳能电池背场时,伏安特性曲线呈现"S"形变化。分析结果表明,背场与基层形成漂移场,加速了光生少子在电池中的输运,提高了光生电流,同时,背场将光生少子反射回有源区,降低了背表面的复合概率。当InAlP作为背场时,由于异质结的存在,影响了载流子的运输,在较小的偏压下,载流子主要通过隧道效应越过势垒,在较大的偏压下,载流子主要通过热电子发射越过势垒,因此伏安特性曲线呈现"S"形变化。