GaAs多结电池宽光谱ZnS/Al_2O_3/MgF_2减反射膜的设计与分析

为了提高砷化镓(GaAs)多结太阳电池的光电转换效率,设计了宽光谱(300nm^1 800nm)ZnS/Al2O3/MgF2三层减反射膜,分析了各层的厚度及折射率对三层膜系有效反射率的影响。结果表明:对于整个波长,ZnS厚度对有效反射率的影响要大于Al2O3和MgF2,MgF2厚度对有效反射率的影响最小;适当减小MgF2的折射率或增加ZnS的折射率可得到更低的有效反射率。同时,当ZnS,Al2O3和MgF2的最优物理厚度分别为52.77nm,82.61nm,125.17nm时,此时最小有效反射率为2.31%。

光强和温度对多结太阳电池的影响研究

基于模拟太阳光源的方法,在室内研究了在不同光照强度、不同工作温度下GaAs多结太阳电池的输出特性。通过实验得出:随着光源辐照强度的增加,太阳电池的特性参数:短路电流ISC线性增加,开路电压VOC对数增加,最大输出功率Pm线性增加,光电转换效率η随聚光比增加到一定程度后减小。对比分析了光强和温度对电池输出特性的影响,数据结果表明在温度对开路电压的负影响比较显著,-7.4 mV/℃,光强比对短路电流的正影响比较显著,0.013 4 mA/几何聚光比。综合来讲,在高倍聚光条件下,温度对太阳电池输出特性的影响较大,实际工作中需要采用散热设施。

GaAs基底TiO2/SiO2减反射膜的反射率性能分析

本文设计并制备了适用于砷化镓(GaAs)多结太阳电池的TiO2/SiO2双层减反射膜,通过实测反射谱来验证了理论设计的正确性。利用编程分析了TiO2、SiO2单层膜的厚度及其折射率对双层膜系反射率的影响。结果显示,在短波范围(300～600 nm),TiO2膜厚对反射率的影响要大于SiO2,而SiO2折射率对反射率的影响比TiO2大;在中波范围(600～900 nm),随着单层膜的厚度和折射率的增加,双层膜系反射率存在一个最小值,变化趋势是先降低,而随后增加。同时,计算结果得到SiO2和TiO2的最优物理膜厚分别为78.61 nm和50.87 nm,此时在短波段中心波长λ1=450 nm处最小反射率为0.0034%,在中波段中心波长λ2=750 nm处最小反射率为0.495%。采用电子束蒸发法在GaAs基底上淀积TiO2/SiO2双层膜,厚度分别为78 nm和50 nm。实测短波和中波相应的反射率极小值分别为0.37%和2.95%,与理论结果吻合较好。