ingangan量子阱太阳能电池研究进展

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1、InGaN/GaN量子阱太阳能电池研究进展赖萌华，张保平*厦门大学信息科学与技术学院电子工程系，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）摘要：InGaN/GaN量子阱太阳能电池在扩宽氮化物半导体太阳能电池光谱响应和提高电池效率方面有较大优势，近几年来受到了广泛关注。本文回顾了InGaN/GaN量子阱电池发展历程，论述了量子阱区域结构设计和外界条件对InGaN/GaN量子阱电池效率的影响，介绍了为提高InGaN

2、/GaN量子阱电池效率所进行的关键工艺技术研究，最后总结了实现高效InGaN/GaN量子阱电池需要解决问题和可能解决方案，为高效InGaN/GaN量子阱电池的实现提供参考。关键词：InGaN/GaN量子阱；太阳能电池；氮化物半导体；GaN；InGaNResearchprocessofInGaN/GaNmultiplequantumwellsolarcellsLAIMeng-hua,ZHANGBao-ping*DepartmentofElectronicEngineering,XiamenUnive

3、rsity,Xiamen361005,China,Abstract：InGaN/GaNmultiplequantumwellsolarcellshasrecentlyattractedsignificantattentionasahopefulcandidateforexpandingspectralresponseandimprovingefficiencyduringthepastfewyears.Inthispaper,theresearchprogressofInGaN/GaNmultip

4、lequantumwellsolarcellsisreviewed.TheeffectofquantumwellregiondesignandexternalconditionontheefficiencyofInGaN/GaNquantumwellsolarcellisdiscussed.Inaddition,criticalprocessesofimprovingefficiencyofInGaN/GaNmultiplequantumwellsolarcellsareintroduced.Fi

5、nally,difficultiesandsolutionstoimproveefficiencyofInGaN/GaNmultiplequantumwellsolarcellsaresummarized,whichcanprovideusefulreferencesforachievinghigh-efficiencyInGaN/GaNmultiplequantumwellsolarcells.Keywords:InGaN/GaNmultiplequantumwell;solarcells;ni

6、tridesemiconductors;GaN;InGaN1引言InGaN材料通过改变In的组分可以实现从窄带隙（InN：0.64eV）到宽带隙（GaN：3.4eV）的连续调节，可吸收光波段从近红外一直延伸到紫外，基本覆盖了整个太阳光谱[1]，23InGaN材料带隙对应的AM1.5太阳光谱的覆盖范围如图1.1所示。同时InGaN材料具有光吸收系数高（达到10-5cm-1），耐高温、抗辐射性好等特点，成为了制备太阳能电池的理想材料，为实现高效多结太阳能电池[2]提供可能。在理想情况下，多结的InGa

7、N太阳能电池的理论效率最高可达到85%[3]。2005年，Jani.O等人首先利用InGaN材料制备了（p-i-n）异质结和量子阱两种结构的太阳能电池，并测量在紫外及白光辐照下电池的响应特性[4]。2007年他们进一步制备了In组分为0.05的具有2.4V开路电压、内量子效率为60%的（p-i-n）InGaN/GaN异质结太阳能电池[5]，并指出InGaN材料的相分离[6]和较高的电极接触电阻会对电池性能产生不利影响。2008年Neufeld.C等人通过优化顶部电极接触层，制备了In组分为0.12

8、的（p-i-n）InGaN/GaN异质结太阳能电池，在AM0（1366W/m2）太阳光谱辐照下，得到电池的峰值外量子效率为63%、内量子效率达到94%[7]。同年，Zheng.X等人制备了晶体质量较好In组分为0.1的（p-i-n）InGaN/GaN异质结电池[8]，在AM1.5（1000W/m2）太阳光谱辐照下，得到的电池的开路电压为2.1V、填充因子达到81%。在研究InGaN/GaN异质结电池的同时，研究者们也相继对InGaN同质结太阳能电池进行了研究。2007年，Yang.