高效Si基疊層太陽能電池的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，太陽能電池的應(yīng)用成為目前解決該問題的主要途徑之一。為了與常規(guī)能源競爭，高效率、低成本的太陽能電池始終是人們研究的目標(biāo)。由于單結(jié)太陽能電池效率低，而疊層電池結(jié)構(gòu)能更充分的利用太陽光譜，因而越來越受到人們的關(guān)注。
　　目前高效率的疊層電池多是以與Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料晶格匹配的Ge為襯底，如GaInP/GaAs/Ge。然而相比于Ge而言，Si有著更多的優(yōu)勢:它工藝成熟、重量輕、熱導(dǎo)率大、原材料成本低、資源豐

2、富，且Si作為底電池有更高的開路電壓。因此，Si基Ⅲ-Ⅴ族疊層電池結(jié)構(gòu)可以以更低廉的成本獲得高的轉(zhuǎn)換效率。本論文正是基于這一點(diǎn)開展了對Si基高效Ⅲ-Ⅴ族疊層電池結(jié)構(gòu)的研究。
　　為了減小Si與GaAs之間由于晶格失配而導(dǎo)致的位錯密度和缺陷，本文提出將窄帶隙的Ge作為連接Si電池和GaAs電池的隧穿結(jié)，并從理論上驗(yàn)證了這種結(jié)構(gòu)的可行性。論文的主要工作包括:
　　1.基于太陽能電池基本原理，模擬了p/n結(jié)構(gòu)的單結(jié)Si電池，優(yōu)化了

3、Si電池結(jié)構(gòu)參數(shù)，討論了基區(qū)摻雜濃度對電池性能的影響;模擬了AlGaAs和GaInP窗口層對GaAs太陽能電池效率以及外量子效率的影響;
　　2.模擬了摻雜濃度對Ge隧穿結(jié)和GaAs隧穿結(jié)峰值隧穿電流的影響，峰值隧穿電流隨摻雜濃度的增大而增大，當(dāng)摻雜濃度為3e19/cm3時，Ge的峰值隧穿電流達(dá)到1000A/cm2，是GaAs的5倍左右;
　　3.分別模擬了GaAs/Si和GaInP/GaAs疊層電池，通過優(yōu)化頂電池的厚度使