AlGaAs基光电阴极光学性质计算模型分析

为了分析不同波长响应对光电阴极结构的要求,提出适用于各类响应的AlGaAs基光电阴极的计算模型.通过宽光谱响应GaAs和窄带响应AlGaAs基光电阴极样品试验证实模型的有效性.基于该模型仿真研究AlGaAs基光电阴极组件中GaAs发射层及各子层、AlGaAs窗口层、Si₃N₄增透层的厚度与400～900 nm单波长光子吸收情况的分布关系.仿真结果表明,同一波长响应下,GaAs发射层对光电阴极吸收率的影响最大,其次是Si₃N₄增透层,而AlGaAs窗口层对吸收率的影响不明显.要得到90%以上的吸收率,在600 nm波长响应下GaAs发射层厚度应大于0.5μm, 700 nm波长响应下GaAs发射层厚度应大于0.8μm, 800 nm波长响应下GaAs发射层厚度应大于1.5μm.400～600 nm波段的光子主要在GaAs发射层表面0.2μm内被吸收,700～800 nm波段的光子主要在GaAs发射层表面0.6μm内被吸收,而850 nm以后的光子在各子层间的吸收比较均匀.该结论对不同响应AlGaAs基...     

金属/缓冲层/GaAs/AlGaAs波导的光学特性

本文报导了金属/缓冲层/GaAs/AlGaAs四层结构平板波导中金属层对波导光学特性尤其是损耗特性的影响及其与介质缓冲层厚度的关系,并给出了为消除这种影响所需介质缓冲层厚度的选择方法。     

AlGaAs插入层对InAs/AlGaAs/GaAs量子点的尺寸分布影响

采用MBE系统,在GaAs(001)表面用S-K模式分别在原子级平坦的GaAs和AlGaAs/GaAs表面沉积3 ML的InAs量子点,利用STM研究了AlGaAs插入层对InAs/GaAs量子点尺寸分布的影响。研究发现,AlGaAs插入层会使InAs/GaAs量子点平均尺寸变小,而尺寸分布变得分散;采用不同的InAs沉积速率生长量子点,发现随着InAs沉积速率的加快,量子点平均尺寸变小,密度增大,尺寸分布更为集中。     

不同限制层对三维GaAs/AlGaAs/n~ GaAs矩形波导传输及损耗特性的影响

本文用一种新方法分别对具有不同限制层的两种三维GaAs/AlGaAs/n~ GaAs矩形波导的特征方程进行计算机求解,得到其传输及损耗特性的理论结果。同时我们实测了上述两种波导样品的损耗系数,从而使理论结果得到了实验上的验证。     

GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测材料的结构厚度获取方法

通过常规的透射光谱测量,提供一种获取GaAs/AlGaAs多量子阱材料中上电极层、多量子阱区域实际生长厚度的简便、无损伤的方法,这两个厚度参数在器件制备工艺、材料生长参数修正中起关键作用.     

半绝缘GaAs台阶衬底上GaAs/GaAlAs液相外延生长

本文介绍了在半绝缘GaAs台阶衬底上用SiO_2作为生长掩蔽膜所进行的多层GaAs/GaAlAs液相外延生长(LPE),讨论了SiO_2膜的厚度对外延层几何形貌的影响。并对GaAs台阶衬底上GaAs外延层的生长速率作了理论分析,给出了在底角对角线方向的生长厚度与生长时间的关系式。     

GaAs太阳电池减反射膜的设计

利用实际测量的光谱响应结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜进行设计优化. 先初步设计单结GaAs太阳电池SiN减反射膜厚度,然后太阳电池片样品进行光谱响应测量. 利用实际测量的光谱响应结果推算电池样品在AM1.5条件下的无反射时光谱响应,根据计算的结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜厚度进行设计优化. 优化结果表明83nm为GaAs单结太阳电池单层减反射膜厚度的最优值.     

a-Si（n）/c-Si（p）异质结电池非晶层的模拟优化

采用afors-het数值模拟软件,针对a-Si（n）/a-Si（i）/c-Si（p）电池结构的非晶层主要参数,模拟研究并讨论了异质结电池的发射层厚度、发射层掺杂浓度、界面态和本征非晶层。提出了如下结论：发射层厚度主要影响短波光子吸收;随着厚度的增加,电池性能均下降;发射层重掺杂是获得好的转化效率的一个条件;界面态较低时对电池性能影响不大,当达到1014cm-2·eV-1时,电池性能很差;高质量的本征非晶层可以有效钝化硅片,降低界面态密度,提高电池性能,但应控制一定厚度内。     

GaAs（001）衬底上经双缓冲层生长的Hg1—xCdxTe—HgTe超晶格结构

用X－射线衍射测定了分析束外延（MBE）法生生长的Hg1-xCdxTe-HgTe超晶格样品在（001）附近的扫描徊摆曲线,并用动力学理论模拟计算出衍射曲线,产验曲线与理论计算基本上相符合,由实验衍射曲线计算出的超晶格周期长度,阱HgTe层厚度及垒Hg1-xCdxTe层厚度与模拟计算的相一致,用透射电子显微镜（TEM）对同一样品的横截面进行了分析,对CdTe/ZnTe/GaAs异质结界面失配位错的组态特征进行了研究,证明用CdTe/ZnTe作为双缓冲层比单一的CdTe有较好的效果,截面TEM稿分辨率明场象显示Hg1-xCdxTe-HgTe超晶格的生长较为成功,界面较为平整,由截面TEM高分辨明场象观测的周期长度与X－射线衍射测定的结果相接近。     

P_3HT/PCBM基有机太阳能电池性能提高的研究

以P3HT作为电子给体材料,PCBM作为电子受体材料,制成不同厚度活性层的本体异质结有机太阳能电池.从I-V特性曲线分析了厚度对电池性能的影响.制备了添加PEDOTPSS和TiO2作为空穴阻挡层的有机电池,通过分析I-V特性曲线和吸收光谱,找到提高电池性能的方法.     

GaAs/Ge太阳电池电子辐射效应的移位损伤剂量分析

引入移位损伤剂量,对国产空间用GaAs/Ge太阳电池电子的辐射效应进行研究分析。首先计算电子在电池中的非电离能损(non-ionizing energy loss,NIEL)值,再用其与电子辐射注量的相乘,得到相应的移位损伤剂量(displacement damage dose,Dd),并对不同能量电子辐射下GaAs/Ge太阳电池最大输出功率Pmax随Dd的衰降曲线进行修正。分析结果表明:用Dd代替辐射注量,可使不同能量电子辐射引起的GaAs/Ge太阳电池Pmax的衰降能用单一曲线来描述。由此,通过NIEL值的计算和相对少的电子实验数据,就可确定太阳电池Pmax的衰降曲线,能够方便地预测在轨任务太阳电池的工作寿命。     

一种具有平顶陡边响应的长波长光探测器

在PIN型光探测器的基础上制备了一种适用于波分复用系统的具有平顶陡边响应的长波长光探测器。利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)设备在GaAs衬底上二次外延生长了具有台阶结构的GaAs/AlGaAs滤波腔和InP基PIN光探测器。高质量的GaAs/InP异质外延采用了低温缓冲层生长工艺;具有台阶结构的Fabry-Pérot(F-P)滤波腔采用了纳米量级台阶的制备方法。通过理论计算优化了实现平顶陡边光谱响应特性的器件结构;并通过实验成功制备出了具有平顶陡边响应性能的光探测器,器件的工作波长位于1 549nm,峰值量子效率大于25%,0.5dB光谱响应线宽为3.9nm,3dB光谱响应线宽为4.2nm,响应速率达到17GHz。     

异质结表/界面修饰对杂化太阳电池性能的优化

为了增进无机半导体和有机聚合物半导体之间的相容性,优化电池的光电性能,基于一维无机TiO2纳米棒有序阵列和有机聚合物PCPDTBT,构建了一种结构为TiO2/PCPDTBT的杂化太阳电池。用一种有机三苯胺类两亲分子来调控此无机、有机材料的两相表/界面性质。采用SEM,TEM,XRD,EDS,UV-vis,PL等方法对杂化膜电极进行表征。电池性能测试表明,表/界面修饰后太阳电池的性能得到提高,电池效率η为0.81%;开路电压衰减测试表明,异质结表/界面经修饰后,杂化太阳电池的电子寿命有所提高。因此,通过异质结表/界面修饰改善活性层的形貌结构对电池性能有重要影响。     

原子层沉积增强微纳结构硅电池的光电性能

本文用原子层沉积技术在硅表面沉积氧化铝作为钝化层、掺铝氧化锌薄膜作为透明电极,应用于有金字塔结构和黑硅结构的光伏电池上。通过反射光谱、电流-电压曲线、外量子效率等测试,比较平面硅、金字塔绒面硅和黑硅三种不同结构电池的光电性能。通过在金字塔结构表面沉积10个循环氧化铝作为钝化层,180 nm掺铝氧化锌作为透明电极,光电转换效率达到11.23%,短路电流28.72 mA/cm2,开路电压0.548 V,填充因子0.71。相比于没有钝化层和掺铝氧化锌薄膜的样品,电池各方面性能都得到提高。将该钝化层和透明电极应用于黑硅电池上获得了8.89%的光电转换效率。证明掺铝氧化锌作为透明电极、氧化铝作为钝化层,对微纳结构电池性能有明显提高。     

高效GaAs/Si叠层电池设计优化

模拟一种高效GaAs/Si两结叠层电池结构,将硅材料作为叠层电池的一个底电池利用起来,拓展光谱吸收.分别讨论了隧穿结和子电池对叠层电池的影响,结果表明薄的GaAs隧穿结可以获得高效率的叠层电池,1.05μm厚的顶电池基区是子电池电流匹配的最优条件,厚的底电池有助于叠层电池效率的提高.优化后的叠层电池在一个太阳,AM l.5G光照条件下,效率可达到43.86％,其相应的开路电压Voc=1.76 V,短路电流密度Joc=28.64 mA/cm2,填充因子FF=87.25％,该设计为硅基高效太阳能电池的制备提供理论参考.     

我国科学家在有机太阳能电池领域取得重要突破

正有机太阳能电池是解决环境污染、能源危机的有效途径之一,被认为是具有重大产业前景的新一代绿色能源技术。但是,有机材料较低的载流子迁移率限制了活性层厚度,导致光吸收效率不足。尽管目前有机太阳能电池光电转换效率已经提高到14%左右,如何进一步提高其效率是始终困扰科学家的关键难题。叠层     

增强GaAs/AlGaAs量子点太阳能电池的设计

随着石油等能源带来的环境污染问题越来越严重,人们对开发清洁、可再生的太阳能的需求也越来越迫切。针对这种现状,设计了一个表面等离激元量子点太阳能电池,它是通过在常规4周期GaAs/AlGaAs量子点太阳能电池的顶端和底端分别引入金属光栅、反射层构成。结果表明,该电池能通过顶端的金属光栅来激发表面等离激元增强透射光,并结合底端的反射作用实现了吸收率的大幅度提升,最大吸收率高达91.44%,同时其量子效率在波长566.9 nm处显示出最大值35.7%。     

宽光谱高效硅基薄膜太阳电池的基础研究报告

介绍高绒度MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极、非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善、非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响以及非晶硅锗电池性能的调控等方面的研究内容及结果。首先我们将自行研制的具有优异陷光效果的掺硼氧化锌BZO用作p-i-n型非晶硅太阳电池的前电极,并且将传统商业用U型掺氟二氧化锡FTO作为对比电极。结果表明相对FTO电池,尽管BZO电池的电流优势明显,但当本征层厚度较薄时其Voc和FF却较差。原因是相对于表面较为平滑的FTO,BZO表面呈大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应,形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道,进而恶化电池的Voc和FF。在不修饰BZO表面形貌的情况下,通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱BZO高绒度表面引起的这种不利影响,改善后的电池Voc和FF均有提升。在仅有Al背电极的情况下,当本征层厚度为200 nm时,BZO前电极非晶硅太阳电池效率达7.34%。其次,我们采用重掺杂的p型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌(ZnO:B)和窗口层p型非晶硅碳(p-aSiC)之间的非欧姆接触特性。通过优化插入层p型微晶硅的沉积参数(氢稀释比H_2/SiH_4、硼掺杂比B_2H_6/SiH_4)获得了较薄厚度下(20 nm)暗电导率高达4.2 S/cm的p型微晶硅材料。在本征层厚度约为150 nm,仅采用Al背反射电极的情况下,获得了效率6.37%的非晶硅顶电池,开路电压Voc和填充因子FF均较无插入层的电池有大幅提升。第三,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,进行了非晶硅锗薄膜太阳电池的研究。针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制。借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池。最后,介绍了针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在P/I界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度,改善内建电场分布从而提高了电池的收集效率。进一步引入I/N界面缓冲层以及对非晶硅锗本征层进行能带梯度设计,在仅采用Al背电极时,单结非晶硅锗电池转换效率达8.72%。总之,通过以上优化措施,最后获得了效率为14.06%的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳电池。     

渗杂梯度化的α-Si太阳电池光电流和效率计算

本文对渗杂梯度化的 nip 型α—Si 太阳电池的短路电流 J_(sc)和效率η作了计算。结果如下:1.0.5μ和1.0μ厚电池的本征 J_(sc)分别达23.3mα/cm~2和25.3mα/cm~2.它们很接近于Carlson 的计算结果.在表面反射和电极复盖光损失各占10%条件下算得0.5μ和1.0μ电池的效率分别为12.69%和14.4%。2.与0.5μ厚均匀渗杂的 nip 型 a—Si 实验电池比较,发现 V_(oc)很接近,但 J_(sc)、FF 和η比梯度化电池低得多,这显然是由于均匀渗杂实验电池中存在较大的复合损失和串联电阻引起的。如果用在消除复合损失条件下所得到的最佳填充因子0.7计算,0.5μ厚梯度化电池可以达到大于10%效率.     

微晶硅/晶体硅HIT结构异质结太阳电池的模拟计算与分析

运用AFORS-HET程序模拟分析μc-Si(p)/μc-Si(i)/c-si(n)HIT结构异质结太阳电池的光伏特性,并研究发射层厚度、本征层厚度、本征层能隙宽度、界面态密度以及能带失配等参数对太阳能电池光伏特性的影响,计算结果表明:插入5nm较薄微晶硅本征层,电池的转换效率最佳;随着微晶硅本征层厚度增加,电池性能降低,电池的界面缺陷态显著影响电池的开路电压和填充因子,对能带补偿情况进行模拟分析,结果显示,随着价带补偿(△Ev)的增大,由界面态所带来的电池性能的降低逐渐被消除,当△Ev=0.25 eV时,界面态带来的影响几乎完全消除,通过优化各参数,获得微晶硅/晶体硅HlT结构异质结太阳能电池的最佳转换效率为19.86%.