InGaN量子阱太陽能電池的理論效率計算.pdf

1、本文通過對太陽能電池非平衡系統(tǒng)的細(xì)致平衡原理分析，計算了InGaN量子阱太陽能電池的理論效率，并與其它方法得到的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。
　　 在太陽能電池研究領(lǐng)域，高效、低成本始終是兩個最重要的目標(biāo)。為突破傳統(tǒng)太陽能電池理論效率極限，探索新型高效太陽能電池，已經(jīng)提出了多種第三代太陽能電池的概念，其中之一是量子阱結(jié)構(gòu)太陽能電池。將半導(dǎo)體量子阱用于太陽能電池結(jié)構(gòu)，基本思想是通過對勢阱和勢壘材料能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控來實現(xiàn)太陽能電池的能帶裁剪，

2、擴展電池的吸收光譜，改善載流子輸運特性，從而提高太陽能電池效率。Ⅲ族氮化物InN、GaN是直接帶隙材料，帶隙分別為0.7eV、3.4eV。InGaN材料的帶隙在0.7eV到3.4eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，幾乎覆蓋了整個太陽光譜的所有能量，所以InGaN是非常理想的量子阱太陽能電池材料。
　　 目前量子阱結(jié)構(gòu)太陽能電池仍處于基礎(chǔ)研究階段。InGaN量子阱結(jié)構(gòu)太陽能電池的理論效率的精確理論計算，對量子阱結(jié)構(gòu)太陽能電池的進(jìn)一步研究有重要的指

3、導(dǎo)意義。細(xì)致平衡原理是對非平衡系統(tǒng)的微觀統(tǒng)計分析，據(jù)此計算得到的太陽能電池理論效率比使用其它方法計算得到的結(jié)果更加精確，是太陽能電池理論效率上限的重要依據(jù)。
　　 本文采用細(xì)致平衡原理分析，計算了InGaN量子阱太陽能電池的理論效率。引入量子阱結(jié)構(gòu)的InGaN太陽能電池效率得到大幅提高，通過細(xì)致平衡模型計算當(dāng)勢壘為1.89eV，勢阱為0.92eV時，電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)78.9%，相比未引入量子阱結(jié)構(gòu)的三結(jié)InGaN材料太陽能電池的轉(zhuǎn)