砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用（1）.pdf

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1、砷化镓基系III-V族化合物半导体太阳电池的发展和应用(1)中国科学院半导体研究所一向贤碧廖显伯摘要：介绍以直接带隙III—V族材料为主体的多结叠层聚光太阳电池的特性和研发进展。据报道，三结叠层GaInP／GaAs／Ge太阳电池已成为空间能源的主力军，四结叠层GalnP／GaAs／GalnPAs／GalnAs聚光太阳电池的效率已达46．5％。在不远的将来，实现高效(>5O％)、低成本的III—V族多结叠层聚光电池是有现实可能的。关键词：III．V族材料；多结叠层电池；高效聚光电池外延生长技术0引言1000W／m和25℃温度下进行的。可看出，在元素周期表中III

2、族元素与V族元素形成的地面非聚光条件下，GaAs单晶薄膜电池效率为化合物简称为III—V族化合物。III—V族化合物是28．8％，InGaP／GaAs／InGaAs三结叠层太阳电池继元素半导体材料锗(Ge)和硅(Si)之后发展起的效率为37．9％，远高于单晶硅电池25．6％的最来的半导体材料。由于III族元素与V族元素有高效率。在高倍聚光条件下，III—V族化合物半导许多种可能的组合，因此III—V族化合物材料的体叠层太阳电池的效率更高。最近几年，多家公种类繁多。其中最主要的是砷化镓(GaAs)及其司生产的III—V族多结叠层高倍聚光太阳电池的效相关化合物，称

3、为GaAs基系III—V族化合物；率已超过42％，实验室效率已高达46．5％【2]。其次是以InP和相关化合物组成的InP基系III—V但是，由于GaAs及其他III—V族化合物材族化合物。但近年来在高效叠层电池的研制中，料价格昂贵，其太阳电池器件的制备工艺复杂，人们普遍采用三元和四元的III—V族化合物作为因而GaAs太阳电池在长时间里都只限应用于空各子电池材料，如GalnP、A1GalnP、InGaAs、间科学和技术领域，为各类人造卫星和航天器提GalnNAs等材料，这就把GaAs和InP两个基系供能源；而在地面领域III—V族电池的应用很少。的材料结合在

4、一起了。近几年来，随着III．V族聚光叠层电池效率的迅在众多种类的太阳电池中，以GaAs为代表速提高，聚光技术的不断改进，其发电成本逐渐的III—V族化合物半导体太阳电池具有一些突出降低，III—V族聚光叠层电池的地面应用进展迅的优点。它们的光电转换效率在各类太阳电池中速。是最高的。表l是Green等在2014年l2月以下分别介绍以GaAs太阳电池为代表的收集发布的地面应用各类太阳电池和组件的最高III—V族太阳电池的特性、发展历史，以及研发效率】。测量是在AM1．5G光谱、太阳光强为和应用现状。收稿日期：2015—04—17通信作者：向贤碧(194O一)，女

5、，高级工程师，主要从事砷化镓材料及空间太阳电池的研究。xxiang@semi．ac．cn—————～SOtARENERGY06／2015