四结GaAs太阳电池的减反射膜的设计与制备

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目：四结GaAs太阳电池的减反射膜的设计与制备英文题目：DesignandFabricationofAnti-reflectioncoatingsforFour-junctionGaAsSolarCells学院能源与环境科学学院专业名称农业电气化与自动化研究生姓名盛钰清学号1523160006导师姓名涂洁磊职称教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

2、经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：2018年05月28日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权云南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：2018年05月28

3、日2018年05月28日摘要摘要伴随着传统能源的日益减少和对环境所造成的污染，太阳能逐渐成为人类社会所需要的清洁环保型能源，太阳电池则是最直接有效的利用太阳能的方式。其中GaAs基多结太阳电池因其具有宽光谱吸收的特点而成为除Si基电池之外的薄膜太阳电池中的佼佼者。为了进一步提升其光电转换效率，除了优化电池结构外，还可以通过设计电池减反射膜而增大光的吸收。本文主要采用TFCale软件在四结太阳电池GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs上优化设计了ZnS/MgF2/nano-SiO2三层减反膜系统，并使用

4、磁控溅射设备完成镀膜。具体研究内容如下：（1）采用TFCale光学模拟软件在波长为350nm到1800nm的范围内，对四结砷化镓太阳电池的三层减反射膜系进行了模拟设计，通过研究膜层厚度，光入射角及折射率等因素的变化对膜系减反射效果的影响，得到有效反射率最低为3.23%的ZnS/MgF2/nano-SiO2三层减反膜；（2）采用磁控溅射技术分别制备各层减反射膜材料，可得到性能满足要求的材料，此时的较优的工艺条件为：ZnS的溅射功率为70W、溅射气压为0.5Pa、溅射时间为20分钟；MgF2的溅射功率为70W、溅射

5、气压为0.3Pa、溅射时间为13分钟；nano-SiO2的溅射功率为100W、溅射气压为0.8Pa、溅射时间为105分钟；（3）在砷化镓衬底上制备ZnS/MgF2/nano-SiO2三层减反射膜，在350nm到1800nm波长范围内，测得其平均反射率为10.08%，理论模拟出的平均反射率为7.12%；在350nm到650nm内，测得的实际平均反射率为13.97%，而理论值为12.83%；在650nm到880nm内，实测值为9.64%，理论值为8.71%；在880nm到1240nm内，实测值为8.12%，理论值为

6、5.66%；在1240nm到1800nm内，实测值为7.31%，理论值为4.46%。关键词：GaAs四结太阳电池；ZnS/MgF2/nano-SiO2三层减反射膜；TFCale光学软件；磁控溅射IAbstractAbstractWiththereductionoftraditionalenergysourcesandthepollutioncausedtotheenvironment,solarenergyhasbecomeacleanandenvironment-friendlyenergysourcereq

7、uiredbyhumansociety.Solarcellsarethemostdirectandeffectivewaytoutilizesolarenergy.Amongthem,multiple-junctiontandemsolarcellsbasedonGaAshavebecomealeaderinthinfilmsolarcellsotherthanSi-basedcellsbecauseoftheirwidespectralabsorption.Inordertofurtherimproveits

8、photoelectricconversionefficiency,inadditiontooptimizingthebatterystructure,butalsobydesigningthesolarcellanti-reflectioncoatingandincreasetheabsorptionoflight.Inthispaper,theTFCalesoftwarewasus