一种具有GaInAsN/GaAs量子阱结构的三结太阳能电池的设计

该文使用传输矩阵法分析了GaInAsN/GaAs量子阱对电子的透射情况,并使用crosslight软件对GaInAsN/GaAs量子阱太阳能电池的伏安特性进行了数值模拟和分析。初步讨论了量子阱的阱宽和垒厚的变化对量子阱电池伏安特性的影响.模拟结果发现垒厚32nm、阱宽7nm的量子阱光伏性能表现良好。作为有源区,当将该量子阱加入到GaAs子电池中,InGaP/GaAs/Ge三结电池在AM0下的短路电流密度达到19.81mA/cm2,比未使用量子阱有源区的三结电池提高了20%。

用于多结叠层太阳电池的GaInAsN材料研究进展

1.0eV的GaInAsN材料是实现与Ge或GaAs衬底晶格匹配的高效多结叠层太阳电池的理想材料。但是,目前制备高质量的GaInAsN材料较为困难,使得相应电池性能低下,未能达到预想的效果。介绍了几种生长GaInAsN材料的外延工艺,探讨了各种外延方法导致材料生长困难的原因和相应的改进工艺,并在总结了GaInAsN太阳电池研究现状的基础上对其未来发展趋势进行了展望。

GaInAsN光伏材料的研究进展

GaInAsN能与GaAs、Ge等重要衬底晶格匹配,并同时满足三结或四结太阳能电池的带隙要求,因而备受瞩目。但目前制备高质量的GaInAsN材料仍十分困难,主要原因在于N在GaInAs中的固溶度特别低,难以实现均匀并入,由此产生的N缺陷很大程度上降低了该材料体系的光电性能。总结了近年来GaInAsN薄膜材料应用于太阳能电池的研究进展,介绍了GaInAsN材料体系的研究历程和基本物理特性,分析了GaInAsN材料体系存在的关键问题,讨论了目前优化GaInAsN薄膜质量和太阳能电池性能的方法。在此基础之上,对GaInAsN光伏材料的研究发展趋势做了展望。

应变补偿1eV吸收带边GaInAsN/GaAs超晶格太阳能电池格层设计

本文采用计算超晶格电子态常用的Kronig-Penney模型和形变势理论,从理论上探讨了GaInNAs/GaAs超晶格能带系统的能带结构,计算得到了能带结构随各亚层参量变化的一般性规律、超晶格的能量色散关系、应变造成的影响以及不同亚层厚度的系统禁带宽度。计算了超晶格的阱层材料在不同的组分选择下,GaInAsN/GaAs超晶格吸收带边为1eV的超晶格相关参数的对应关系以及超晶格应变状态。计算表明采用高In低N的GaInNAs材料作为GaInNAs/GaAs超晶格的阱层时更有利于获得高质量且较厚的GaInNAs/GaAs超晶格有源区,并且此时可以获得较好的应变补偿;进一步对超晶格太阳能电池的内量子效率进行了模拟计算,分析了1eV吸收带边GaInAsN/GaAs超晶格太阳能电池对提高整体光电转换效率的可行性。

四结太阳能电池InGaP/GaAs/GaInAsN/Ge的设计与模拟

随着多结太阳能电池技术的发展,追求更高效率的四结太阳能电池结构InGaP/GaAs(InGaAs)/(新材料)/Ge受到广泛的研究。四元化合物材料Ga_(1-x)In_xAs_(1-y)N_y通过控制其组分比例,其禁带宽度可以调整为0.95ev-1.05ev,并且可以与GaAs,Ge实现晶格匹配,是应用于新一代太阳能电池最有潜力的新材料。在本文中我们设计了新一代多结太阳能电池InGaP/GaAs/GaInAsN/Ge,并首次应用Apsys软件对其电特性进行了模拟,与传统的InGaP/GaAs/Ge结构进行对比。结果显示,该结构可以获得较高的转换效率。

五结太阳能电池设计与模拟

设计了与太阳光谱更匹配的五结太阳能电池(Al)GaInP/AlGa(In)As/(In)GaAs/GaInAsN/Ge,并首次应用APSYS软件对其电特性进行了模拟。与四结太阳能电池和传统的InGaP/GaAs/Ge结构进行对比,结果表明该结构各结电流更加匹配,获得了较高的转换效率。