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文檔簡介
1、Ⅲ-V族半導(dǎo)體化合物InGaN材料具有連續(xù)可調(diào)的直接吸收帶隙,較高的吸收系數(shù),較大的電子遷移率和良好的抗輻射能力等優(yōu)異的光伏特性,為制備高效空間太陽能電池和全光譜太陽能電池提供了可能。具有反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)InGaN太陽能電池,能夠增加器件的光吸收效率,緩解電流擁擠效應(yīng),有效提高電池性能。本文從制備工藝、器件的設(shè)計和性能分析等方面對垂直結(jié)構(gòu)InGaN/GaN量子阱太陽能電池進行研究。主要包括以下幾個方面:
(1)利用膠鍵合、激光
2、剝離等工藝在外延層和支撐襯底間插入由氧化銦錫化合物(ITO)層和Cr/Al/Cr(1/350/20nm)鋁(Al)反射鏡層構(gòu)成的p型歐姆反射鏡,制備了垂直結(jié)構(gòu)InGaN/GaN量子阱太陽能電池。Al反射鏡層在藍綠光波段的最大反射率達到80%,ITO層和Al層間鉻(Cr)過渡薄層的添加能夠增強兩者的粘附性,保證后續(xù)制備工藝的進行。膠鍵合工藝的應(yīng)用,降低了器件鍵合的難度和制備成本。
(2)制備了具有Al反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)藍光In0.
3、17Ga0.83N/GaN量子阱太陽能電池。電池的短路電流密度(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因子(FF)和轉(zhuǎn)換效率(η)分別為1.55mA/cm2、1.89V、74.60%和2.18%,外量子效率(EQE)響應(yīng)譜覆蓋360nm到450nm波段,在波長385nm處達到峰值,為41.41%。與報道的大部分相似In組分的藍光量子阱電池相比,器件的Jsc、FF、η相對較好,但電池的Voc較小,可能與器件的外延層結(jié)構(gòu)設(shè)計和晶體質(zhì)量有關(guān)。
4、r> (3)為了進一步擴寬電池的光譜響應(yīng),制備了具有Al反射鏡的垂直結(jié)構(gòu)綠光In0.26Ga0.74N/GaN量子阱太陽能電池,同時制備了沒有反射鏡的器件作對比,以驗證Al反射鏡對電池性能的影響。相比沒有反射鏡的器件,添加Al反射鏡的電池Jsc和η分別提高了48%和56%。電池的EQE響應(yīng)譜覆蓋了360nm到510nm波段,添加反射鏡后,器件在長波段的外量子效率獲得了提升,峰值外量子效率提高了53%。Al反射鏡的添加能夠?qū)⑽幢涣孔于逦?/p>
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