iii_v族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破_续_

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1、III_V族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破_续_pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。评论ＩＩＩ－Ｖ族化合物半导体整体多结级连太阳电池—光伏技术的新突破（续）——陈文浚ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ／Ｇｅ三结电池的效率水平从未超过晶格完全匹配，即Ｉｎ组分约为１％时的最高实践记录［３６］。事实上，当Ｉｎ组分为１２％，即理论上效率应为最高时，迄今为止实际所达到的三结电池效率要更低得多［３２］。上述晶格失配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ／Ｇｅ三结电池的性能难以提高，是因为对电

2、池转换效率贡献最大的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池的晶体质量仍难免或多或少地受到失配缺陷的影响。最近有人提出了一个很有希望的新方案，即以ＧａＡｓ为衬底，先反次序生长晶格匹配的ＧａＩｎＰ顶电池和ＧａＡｓ中间电池。带然后，在ＧａＩｎＰ组分过渡层后，生长Ｉｎ组分为２５％、隙宽度为１．０ｅＶ、格失配的ＧａＩｎＡｓ，代替Ｇｅ作为第三级底电晶作者近照池［３７￣３９］。在制作器件时，将电池外延层从ＧａＡｓ衬底上剥离下３基于ＧａＡｓ的空间用多结级连太阳电池进一步的研究课题３．１用晶格失配的材料系统实现与太阳光谱更好的匹配前面已提到，与Ｇｅ

3、晶格匹配的ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／Ｇｅ三结电池材料系统无论对于空间还是地面阳光，都不是最理想的选择。图８给出了三级子单纯的外量子效率光谱响应及１．０来形成薄膜结构。ｅＶ的底电池可比Ｇｅ更有效地利用太阳的红外光谱。而更重要的是，在这种晶格失配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＡｓ／ＧａＩｎＡｓ三结电池中，晶格失配缺陷将只影响到ＧａＩｎＡｓ底电池，而底电池对电池效转换率的贡献相对两级顶电池来说要小得多。ＡＭ０／ＡＭ１．５Ｇ阳光下光生电流密度按单位光子能量绘制的光由谱分布曲线［３２］。于在Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ的吸收限（约８８０ｎｍ）以外，太阳光

4、谱中仍有相当丰富的红外光可以被Ｇｅ底电池所利用，使其短路电流密度远远高于电流匹配的ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池。了更有效地把太阳光能转变为电能，可以通过改变为Ｉｎ／Ｇａ组分比，调低ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池的带隙宽度。当ＧａＩｎＡｓ中间电池带隙宽度为１．２３ｅＶ左右，而ＧａＩｎＰ顶电池与其晶格匹配且ＩＩＩ族亚晶格完全无序时，ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／Ｇｅ三结电池的ＡＭ０理论效率最高［３２，３６］。但此时，ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ图８具有宽带隙顶电池的ＧａＩｎＰ／１％－ＩｎＧａＩｎＡｓ／Ｇｅ三结电度按单位

5、光子能量绘制的光谱分布［３２］池的外量子效率光谱响应及ＡＭ０／ＡＭ１．５Ｇ阳光下光生电流密两级顶电池已与Ｇｅ衬底严重晶格失配，失配率接近１％［３２］。于是，ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／Ｇｅ三结电池的研究者们，在沿着材料选择晶格匹配优先的途径走了很远以后又发现，或许应该再回过头来考虑另一条途径的优点，即通过努力实现晶格失配材料的外延生长来获得材料带隙宽度选择的更大自由度。这一技术途径的关键在于如何减小因晶格失配引起的线缺陷对电池性能的影响。采用逐步改变Ｉｎ组分的ＧａＩｎＡｓ缓冲层有可能较好地把晶格失配缺陷限制在初始外延层内，而

6、不延伸进３．２三级以上的多结整体级连电池如上所述，现行ＧａＩｎＰ２／Ｇａｓ／Ｇｅ三结电池结构不能充分利用太阳中８８０ｎｍ以外的红外部分。人们早就希望能在ＧａＡｓ和Ｇｅ之间再加入另一级带隙宽度为１．０ｅＶ左右的子电池，作者简介：陈文浚（１９４５—），男，北京市人。现为中国电子科技集团第十八研究所（天津电源研究所）研究员级高级工程师。１９６８年毕业于清华大学半导体材料与器件专业。三十七年来一直在第一线从事太阳电池的基础研究与生产，曾获得八项国家及部市级科技进步奖。从１９９２年起享受政府特殊津贴，１９９４年国家劳动人事部授予＂有突出贡

7、献中、青年专家＂称号。在过去的十年里，领导组建了国内第一条砷化镓太阳电池金属有机物气相外延（ＭＯＶＰＥ）生产线，专门从事基于砷化镓的单结与多结电池研究与生产。第六届全国ＭＯＣＶＤ学术会议以后，为历届此会议组织委员会委员。ＧａＩｎＰ２／ＧａＩｎＡｓ两级顶电池［３６］。但是，尽管对于Ｉｎ组分为４％至８％的ＧａＩｎＡｓ中间电池的设计已获得了相当不错的结果，但晶格失配的２５９２００７．４Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．４评论构成四结级连电池［４０］。由于掺入极少量的Ｎ就可以大大改变高能粒子辐照的能力将优于三结电池，从而有可能在实现与三结电池相近的ＢＯ

8、Ｌ（寿命初期）效率时，在空间应用中获得更高的ＥＯＬ（寿命终期）性能［３７，３８］。ＧａＡｓ的带隙宽度，与ＧａＡｓ晶格匹配、ｅＶ的ＧａＩｎＮＡｓ新１．０材料在几年前吸引了广泛的关注。但是，一定程度上受到ＭＯ源材料的限制，ＧａＩｎＮＡｓ新材料的研究并未取得重大进展，