飛秒激光制備GaAs太陽能電池吸收層表面微結(jié)構(gòu)及其抗反射性能研究.pdf

1、GaAs太陽能電池作為Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體電池中的代表，與硅太陽能電池相比，除了其具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率外，還具有較好的耐高溫性能、較強(qiáng)抗輻射性能等，被視為21世紀(jì)宇航衛(wèi)星的主電源，目前空間電源領(lǐng)域中有超過90％的電池都是GaAs太陽能電池。電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衛(wèi)星太陽能最主要的性能指標(biāo)。本文以GaAs太陽能電池為研究對象，對飛秒激光掃描GaAs太陽能電池吸收層表面來制備具有抗反射性能的微結(jié)構(gòu)的實驗過程及微結(jié)構(gòu)形成的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行研究，為GaA

2、s太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高提供一種可靠且堅實的實驗依據(jù)。
　　本文利用飛秒激光對GaAs太陽能電池吸收層表面進(jìn)行掃描試驗，研究不同單脈沖能量參數(shù)和不同加工環(huán)境對GaAs太陽能電池吸收層表面微結(jié)構(gòu)形貌形成的影響。通過對微結(jié)構(gòu)的表面形貌SEM和拉曼光譜分析以及太陽光譜反射率的測量，得出在不同環(huán)境中可以制備出具有顯著抗反射效果微結(jié)構(gòu)的實驗參數(shù)，并從理論上研究抗反射微結(jié)構(gòu)對太陽光線的強(qiáng)吸收機(jī)制，取得的主要研究成果如下：
　　(1

3、)A介質(zhì)環(huán)境中，飛秒激光以30μJ的單脈沖能量掃描GaAs太陽能電池吸收層表面，制備出形貌理想的矩形光柵結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以將300-1000nm波段的表面平均反射率由原先未受掃描時的33%降低到23.6%，此外受掃描區(qū)域的晶膜質(zhì)量和晶格組成在30μJ時未受到破壞。
　　(2)B介質(zhì)環(huán)境中，以15μJ的單脈沖能量制備出類圓錐狀草狀微納米結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)最為均勻整齊，使表面在300-2000nm波段內(nèi)的平均反射率保持在3.0%左右，與未受