GaN-InGaN量子阱太陽電池光電轉(zhuǎn)換特性的多尺度模擬.pdf

1、本文通過TiberCAD模擬軟件對(duì)GaN/InGaN量子阱太陽電池從宏觀到微觀進(jìn)行了多尺度模擬，對(duì)GaN/InGaN單量子阱太陽電池和GaN/InGaN多量子阱太陽電池的理論效率進(jìn)行了模擬計(jì)算。
　　 在太陽電池研究領(lǐng)域，清潔、高效、低成本始終是太陽電池的出發(fā)點(diǎn)和衡量太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率的標(biāo)準(zhǔn)。為突破傳統(tǒng)太陽電池理論效率極限，探索新型高效太陽電池，對(duì)已經(jīng)提出的第三代太陽電池有了進(jìn)一步的研究，而量子阱結(jié)構(gòu)太陽電池目前是第三代太陽中

2、研究的前沿之一。量子阱太陽電池是將半導(dǎo)體量子阱插入太陽電池本征層的一種新型結(jié)構(gòu)的太陽電池，其基本思想是通過對(duì)太陽電池量子阱層的勢(shì)阱和勢(shì)壘材料帶隙寬度的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)太陽電池的能帶裁剪，擴(kuò)展太陽能電池的吸收光譜，改善載流子輸運(yùn)特性，以此來提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。另外InGaN材料是一種直接帶隙材料，其禁帶寬度可以從0.7eV到3.4eV范圍進(jìn)行連續(xù)可調(diào)，吸收系數(shù)高，穩(wěn)定性好，抗輻射性強(qiáng)，而且?guī)缀醺采w了整個(gè)太陽光波波段，由于這一系列的特性，

3、使其具有制作高效率太陽電池的潛力，也使InGaN材料成為制作高效率太陽電池的最佳材料之一。從而使GaN/InGaN量子阱太陽電池已成為目前高效太陽電池研究熱點(diǎn)之一。然而，與已經(jīng)相對(duì)成熟的傳統(tǒng)太陽電池相比，GaN/InGaN量子阱太陽電池以及整個(gè)量子阱太陽電池在技術(shù)上、材料生長(zhǎng)工藝以及芯片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等方面存在諸多問題。
　　 在這里利用TiberCAD半導(dǎo)體器件的仿真模擬軟件，結(jié)合Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體器件的模擬仿真實(shí)例，建立了關(guān)于GaN

4、/InGaN單量子阱太陽電池和GaN/InGaN多量子阱太陽電池的仿真模型，并進(jìn)行模擬。在此基礎(chǔ)上分析了各層厚度、銦含量組分、摻雜濃度等因素對(duì)GaN/InGaN量子阱太陽的光電特性的影響。
　　 最后，本論文結(jié)合TiberCAD仿真模擬軟件以及對(duì)量子阱太陽電池進(jìn)行了仿真模擬，以及對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析，得出關(guān)于在本征層插入GaN/InGaN量子阱的太陽電池的效率與InGaN太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率14.93％（其中InxGa1-xN