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《氮化物光伏电池的制备和特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、GaN基半导体光伏电池的制备和特性研究蔡晓梅1,张江勇2，吕雪芹3，应磊莹2，张保平2*(1集美大学理学院物理系，福建厦门，361021，2厦门大学信息学院电子系，3厦门大学萨本栋微纳米技术研究院，厦门，361005)*通信作者：bzhang@xmu.edu.cn，基金项目：国家自然科学基金（61404059，61274052），集美大学科研启动金（ZQ2013011）摘要：本研究制备了三种低In组分的InGaNp-i-n同质结太阳能电池，均显示良好的光伏响应特性，并对电池开路电压随In组分增大而
2、急剧下降的内在机理作深入分析。而后，改进外延结构采用相同工艺制作InGaNp-i-n异质结太阳能电池，并与同质结电池进行了对比分析，提出异质结是InGaN电池结构的较好选择。为了扩展太阳光的吸收范围，制作了InGaN多量子阱结构电池，指出合理设计器件结构是今后研究的关键，为进一步的研究发展提供思路。关键词：InGaN；太阳能电池；结构FabricationandCharacteristicsofGaN-basedSolarCellsCAIXiao-mei1,ZHANGJiang-yong2,LVX
3、ue-qin3,YINGLei-ying2,ZHANGBao-ping2*(1DepartmentofPhysics,SchoolofScience,JimeiUniversity,Xiamen,China,2DepartmentofElectronicEngineering,XiamenUniversity,Xiamen,China,3Pen-TungSahInstituteofMicro-NanoScienceandTechnology,XiamenUniversity,Xiamen36100
4、5,China)Abstract：ThreekindsofInxGa1-xNp-i-nhomojunction(HOJ)solarcells(SCs)withcomparativelylowIncontentsarefabricatedanddemonstratedtoshowexcellentphoto-responsecharacteristics.Possiblemechanismsforthedramaticdecreaseofopen-circuitvoltage(Voc)withinc
5、reasingIncontentarediscussed.Forcomparison,heterojunction(HEJ)SCsarealsofabricatedandinvestigated.ThroughcomparingHOJandHEJSCs,weproposedthatHEJstructureisabettercandidateforInGaNSCs.Inordertobroadentheresponserangetothesolarspectrum,SCswithInGaN/GaNm
6、ultiplequantumwell(MQW)astheabsorptionregionisproposedandoptimaldesignofthedevicestructureisfoundtobeofgreatimportance.Theseresultsprovideusefulreferencesforthefutureresearch.Keywords：InGaN；solarcell；structure单晶Si太阳能电池已得到广泛的应用，其工业转换效率约20%（太阳能电池的转换效率定义
7、为其最大输出功率与入射到表面的总光功率之比），然而由于材料特性上的限制，晶体Si电池的效率基本已达到极限，进一步提升空间很有限，难度也很大。根据理论计算单晶Si电池的极限效率也只有30%，因此Si材料很难在高效率太阳能电池方面发展。目前，高效太阳能电池主要为第二代半导体InGaAsP系列材料，且已在航空航天工业中得到广泛应用，单结GaAs太阳能电池的转换效率已达到27.6%。为了取得更高的转换效率，必须利用不同带隙材料制作多结太阳能电池，使其每一结子电池吸收相应的太阳光。当前，效率最高的InGaP
8、/GaAs/InGaAs[1]，GaInP/GaInAs/Ge[2]和GaInP/GaAs/GaInNAs[3]三结电池，转换效率可达到41.6%～44%，为了更进一步提高太阳能电池的效率，需要增加多结太阳能电池的结数目，使其子电池能更有效地吸收太阳光。根据理论计算[4]，电池结数目越多，效率越高，需要具有不同带隙材料种类将越多，且顶部子电池的带隙也越大（如5结电池顶部子电池的带隙为2.68eV）。为了取得效率大于50%的太阳能电池，必需寻求满足多结电池带隙要求且具有良好光伏特性的
