p型GaSb窗口层在热光伏电池中的应用研究

为了提高GaSb热光伏电池的转换效率,在电池结构中引入p^+-GaSb窗口层,研究了生长基底、衬底温度和反应物源温度对p^+-GaSb薄膜性能的影响,并优化了电池结构中p^+-GaSb窗口层的厚度和掺杂浓度。实验结果表明,生长基底和温度等制备参数影响着p^+-GaSb薄膜的结构特性和电学特性,而且,较薄的高掺杂p^+-GaSb层有利于提高电池性能。通过测试和仿真,热光伏电池的转换效率达到9.49%(AM1.5测试)和20.34%(AFORS-HET仿真)。

GaSb热光伏电池的p层设计优化

GaSb热光伏电池结构中的p-GaSb层是主要的光子吸收区。为了改善p-GaSb层的性能从而提高电池的转换效率等指标,首先研究了不同衬底温度和电池前电极对p-GaSb薄膜材料性能的影响,然后在此基础上进一步优化了电池p-GaSb层的厚度和掺杂浓度,并引入分层制备pGaSb层的方法。测试结果表明,衬底温度对p-GaSb薄膜材料的结晶质量、电学特性和光学特性有显著影响,不同的前电极影响p-GaSb薄膜的内部结构和电池的光电转换性能,采用500℃衬底温度和ZnO作为电池前电极是最优的制备条件。采用p+-GaSb/p-GaSb的分层结构并优化p+-GaSb层和p-GaSb层的厚度和掺杂浓度后,制备出了转换效率分别为9.13%(AM1.5光照测试)和20.32%(AFORS-HET模拟1450 K热辐射)的热光伏电池。