三结砷化镓叠层太阳电池中的宽带隙隧穿结研究

隧穿结是影响三结砷化镓叠层太阳电池性能的关键因素。从隧穿结导致三结电池性能曲线异常的问题出发,数学模拟了GaInP2微结构有序性对宽带隙AlGaAs/GaInP2隧穿结的影响。由此设计了合理的隧穿结,使三结砷化镓叠层太阳电池的性能得到改善。     

多结叠层太阳电池中隧穿结的性能优化

提高太阳电池的转换效率是人类利用和发展太阳能技术的主要追求目标,目前有望大幅度提高转换效率的一个最直接手段就是采用多结叠层太阳电池.开发研制电学和光学损耗极小的隧穿结,是提高多结叠层太阳电池性能的有效途径.从材料、掺杂剂和掺杂浓度的选择以及结构的优化等诸多方面,阐述了改善隧穿结性能的理论方法和技术措施.对优化隧穿结的沉...     

柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池

报道了对柔性村底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究结果.首先采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了微晶硅太阳电池,发现合适的硅烷浓度和引入Ag/ZnO背反射镜可提高微晶硅太阳电池的性能,使之作为叠层太阳电池的底电池.然后将不同厚度的硅基p+/n+隧穿结应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响,发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在最佳值.获得了光电转换效率为11.26%(AM1.5,1000W/m2)的不锈钢柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.并进行了大面积化工作,在不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底上分别获得了光电转换效率为5.89%(25cm2,AMO,1353W/m2)和5.82%(4cm2,AMO,1353W/m2)的叠层太阳电池.     

电子—声子相互作用非对称双势垒共振隧穿的影响

理论研究了非对称双势垒结构中光学声子发射率和光学声子辅助隧穿电流。对A│xGa1-xAs/GaAs/AlyGa1-yAs结构作了数值计算,得到对声子辅助隧穿实验电流峰的一种新的理论上的合理辨认。对宽量子阱理论上只有一个声子辅助峰,且接近阱内LO声子的能量。发现界面光学（IO）声子辅助隧穿是主要的。理论结果能正确解释实验。     

约瑟夫森结中的涡旋动力学特性

利用周期瞬子方法从理论上研究了环状偏流约瑟夫森结中的单个涡旋隧穿特性.将涡旋在约瑟夫森结中的运动简化为一个粒子在特定势阱中的运动,由于涡旋可以从阱中逃逸,这就使得涡旋在阱中的能态是不稳定的.理论上指出,正是由于涡旋的隧穿,使得涡旋所处的能态是亚稳态,该能态是一个复数,其虚部正比于能态的衰变率.通过理论计算得出:在温度较高的情况下,涡旋进行的是热隧穿,在低温条件下,涡旋的逃逸只能通过量子隧穿的方式.还指出过程中系统随着温度的降低,通过二阶转变过程从热隧穿过渡到了量子隧穿.     

一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管

针对隧穿场效应晶体管开态电流较低的问题,提出了一种新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管结构,并对其性能进行了研究。在该结构中,沟道和漏区采用具有相同掺杂浓度的N型InGaAs材料,实现沟道/漏区无结化,简化了制造工艺;同时为了提高开态隧穿电流,源区采用不同于沟道的P型GaAsSb材料,实现异质源区/沟道结构。该结构能有效增大关态隧穿势垒宽度,降低泄漏电流,同时增加开态带带隧穿概率,提升开态电流,从而获得低亚阈值斜率和高开关比。仿真结果表明,在0.4V工作电压下,该新型GaAs基无漏结隧穿场效应晶体管的开态电流为3.66mA,关态电流为4.35×10~(-13) A,开关电流比高达10~(10),平均亚阈值斜率为27mV/dec,漏致势垒降低效应值为126。     

多结太阳电池量子效率测试系统的设计与实现

为满足多结太阳电池各子电池量子效率的测量,搭建了一套带有偏置光与偏置电压的量子效率测试系统.在阐述了多结太阳电池量子效率测试的原理的基础上,详细介绍了测试系统的结构,并采用Vis-ual Basic语言成功开发了测试系统的控制软件.特别讨论了偏置光与偏置电压的应用与标准电池的选择,最后利用该系统成功地测试了GaInP/GaAs/Ge 3结太阳电池的量子效率,光谱响应为0.3～1.88μm.     

三元混晶双势垒结构中光学声子辅助共振隧穿及压力效应

采用连续介电模型,细致探讨了AIxGa1-xAs／GaAs双势垒结构中界面声子的色散关系及其与电子的耦合作用．进而采用Fermi黄金法则,在该结构的垒或阱为三元混晶材料时,分别计算了声子辅助隧穿电流密度．结果表明,在宽阱情形下,若垒为混晶材料,混晶效应不明显,只有一个明显的声子峰,该结论与实验符合较好;若阱为混晶材料,则混晶效应明显,具有两个声子峰,该结论对实验有指导意义．本文还讨论了压力对声子辅助共振隧穿的影响,结果显示：声子辅助隧穿峰和共振峰的峰值均随压力增加而减小,但声子辅助隧穿效应则随压力增加．     

应变SrTiO_3/GaAs异质结的整流特性研究

采用脉冲激光沉积法在P型GaAs基片上制备了缺氧的钛SrTiO3薄膜.X射线衍射测量证明SrTiO3薄膜外延生长.I-V曲线测量显示很好的整流性,说明该SrTiO3薄膜与GaAs形成p-n结.该结的电输运机制为应变导致的隧穿电流,且其电输运性质不受光照影响.     

铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁多层膜隧道结的隧穿磁电阻的温度和偏压特性研究

采用Slonczewski的近自由电子模型, 利用转移矩阵的方法, 研究了铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁隧道结的自旋极化载流子隧穿的温度和偏压特性. 计算了T=4 K和T=300 K时, 隧穿磁电阻(Tunneling Magnetic Resistance, TMR)随偏压的变化关系, 同时还研究了零温时在有限偏压下隧穿磁电阻TMR与绝缘层厚度、有机半导体层厚度以及铁磁/有机半导体界面势垒U的变化关系. 我们的计算结果较好地解释了有关的实验 结论.     

Temperature dependent spectral response characteristic of III-V compound tandem cell

The GaInP/GaAs/Ge triple-junction tandem cells with a conversion efficiency of 27.1% were fabricated using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) technique. Temperature dependence of the spectral response measurements of the GaInP/GaAs/Ge tandem cell was performed by a quantum effi-ciency system at temperatures ranging from 25℃ to 160℃. The red-shift phenomena of the absorption limit for all subcells were observed with increasing temperature, which is dued to the energy gap nar-rowing with temperature. The short-circuit current densities (J_sc)of GaInP, GaAs and Ge subcells at room temperature calculated based on the spectral response data were 12.9, 13.7 and 17 mA/cm², re-spectively. The temperature coefficient of J_sc for the tandem cell was determined to be 8.9 mA/(cm²·℃), and the corresponding temperature coefficient of the open-circuit voltage deduced from the se-ries-connected model was -6.27 mV/℃.     

碲和镁掺杂的新型GaAs隧道结的MBE生长与器件特性

本文采用分子束外延(MBE)的生长方法,研究了单质碲(Te)和单质镁(Mg)分别作为n型和p型掺杂剂时在III-V族半导体GaAs中的掺杂行为,并且实现了以Te和Mg为掺杂剂的新型GaAs隧道结的生长.通过对生长温度、As4与Ga束流强度V/III比和掺杂剂束流强度的优化调节,获得了载流子迁移率较高且晶体质量良好的重掺杂的GaAs样品;在此基础上生长的新型n-GaAs(Te)/p-GaAs(Mg)隧道结的峰值电流密度高达21 A/cm2.     

改善a-Si太阳电池界面特性的新方法

本文介绍一种用非晶金属硅化物改善a—Sipin太阳电池TCO/p界面特性的新方法.文章中详细讨论了载流子的传输模型并给出了一系列的实验数据.利用这种方法,用单反应室等离子体CVD装置使a—Si电池的短路电流提高了10%以上,并已获得10.6%的转换效率.     

a-Si:H叠层太阳电池的设计与实验

本文提出一种廉价高效非晶硅叠层电池的基本设计方法,给出一系列有关电池参数最佳化的技术数据.文中讨论了该设计方法在a-Si/poly Si叠层太阳电池方面的应用.计算和实验结果表明,a-Si/poly Si叠层电池的光电流主要受顶部的a-Si:H nip电池的限制.     

InGaN太阳能电池材料的辐射性质

对采用分子束外延生长的In1-xGaxN薄膜与金属有机化学气相沉积生长的GaAs和Ga0.51In0.49P薄膜太阳能电池材料进行了对比研究,探讨了全太阳光谱材料系In1-xGaxN合金薄膜受到高能粒子辐射后的电学特性变化规律。实验结果显示:GaAs和Ga0.51In0.49P的光致发光信号强度受到照射的强烈压制,而受到类似剂量照射后InN的光致发光信号强度没有下降;In1-xGaxN合金薄膜材料的电学特性表现出用高能质子(2MeV)照射比当前常用的GaAs和GaInP光伏材料有更高的电阻。这表明,In1-xGaxN对高能粒子损伤没有GaAs和GaInP那么敏感,从而给空间受到强辐射的高效太阳能电池提供了巨大的应用潜力。     

下转换发光粉体SrAl2O4:Eu2,Dy3+在硅太阳能电池中的应用

采用化学共沉淀法结合水热处理方法制备了颗粒尺寸约为40 nm的发光粉体SrAl2O4:Eu2+,Dy3+。荧光光谱测试显示,该粉体在受到250～450 nm紫外光激发后可发射出约510 nm的可见光,且发射光与激发光强接近,因此该粉体具有下转换功能特性。将质量分数10%的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中充分混合后,采用丝网印刷技术将其涂覆于市售硅太阳能电池板上形成覆盖下转换薄膜的太阳能电池,对涂覆和未涂覆下转换材料的太阳能电池进行了光电性能测试,结果表明涂覆下转换材料的太阳能电池的开路电压和短路电流均得到提高,并且电池的光电转化效率从7.96%提高至8.96%,提高了1%。     

新型LED太阳能电池直流升压电路的研究

在传统的LED太阳能电池系统中,通常采用单晶硅实现其直流升压电路,这将导致太阳能板的利用效率低,造成其使用寿命的缩减。本文在研究太阳电池电路模型的基础上,提出了一种新型的直流升压电路设计方法,即运用两种或者多种材料的合理组合,产生电路所需要的直流电压,将其植入固态光源LED的驱动电路,该方案可最大程度地利用太阳能,具有高效性和实用性。     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

非晶/微晶相变区硅基薄膜太阳能电池研究进展

综述了非晶/微晶相变区硅基薄膜的微观结构、光电特性及其在太阳能电池中的应用进展.稳定优质的宽带隙初始晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的非晶硅一侧,其相比于非晶硅具有更高的中程有序性和更低的光致衰退特性.低缺陷密度的窄带隙纳米晶硅薄膜处于非晶/微晶相变区的微晶硅一侧,有效钝化的纳米硅晶粒具有较高的载流子迁移率和较好的长波响应特性.基于上述相变区硅薄膜材料的叠层电池已经达到13.6%的稳定转换效率.掺锗制备的硅锗薄膜可进一步降低薄膜的带隙宽度,引入相变区硅锗合金薄膜后,三结叠层电池初始效率已经达到16.3%,四结叠层太阳能电池理论效率可以超过20%.