金属衬底InGaP/GaAs双结薄膜太阳能电池的制备与特性

发布时间：2024-05-08 21:31

　　GaAs基薄膜太阳能电池在军用、航天等领域具有巨大的应用价值,美国已经掌握了成熟技术并且制备出相应的产品,我国在GaAs基薄膜太阳能电池方面仍处于研发阶段,与世界先进水平仍存在一定差距。针对未来在卫星、空间站、无人机、移动军需装备等领域对薄膜太阳能电池的特殊应用需求,本文设计和制备了一种具有金属衬底薄膜型InGaP/GaAs双结太阳能电池,并对其性能进行了综合性研究。基于常规GaAs基太阳能电池外延结构,在外延层和GaAs生长衬底之间设计插入一层InGaP腐蚀停止层。采用MOCVD生长设备完成外延层的生长,解决双结电池中各层厚度和掺杂浓度、掺杂源扩散、异质结、隧道结、均匀性等关键生长技术。与常规GaAs基太阳能电池上表面制备工艺相互兼容,首先完成了栅状顶电极制备、电池隔离槽腐蚀、减反膜设计和优化等工艺研发。利用InGaP腐蚀停止层的高腐蚀选择比,采用湿法腐蚀移除GaAs衬底,然后采用电镀技术制备金属薄膜衬底,完成外延层衬底转移工艺,制备出薄膜型双结电池。相比于GaAs衬底剥离工艺,湿法移除衬底工艺对裸露外延层表面刻蚀损伤更小、化学残留更少,可以获得更加洁净和光滑的外延层表面,改善电池底...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1太阳能电池转换效率表

图1.1太阳能电池转换效率表20世纪70年代以后，能源危机引发了人类对清洁能源的急切需求，同时也加大了对太阳能产业研发投入。20世纪90年代随着太阳能电池产业化技术发展的成熟，在欧美、日本等发达国家以及我国一些地区，在政府的扶持下，建立了太阳能电池的产业，实现了太....

图2.2GaAs基薄膜太阳能电池的应用领域

材质坚硬而脆，难以满足这些应用需求。在常规GaAs基太阳能电池的基础上，将GaAs基电池外延层与衬底分离用衬底转移技术，将外延层转移到金属薄膜上，可以制备出薄膜型GaAs基能电池。薄膜型GaAs基电池总体厚度可以大大减小，显著提高电池的功率比和功率体积比。金属衬底....

图3.1（a）GaAs晶体结构示意图

金属衬底InGaP/GaAs双结薄膜太阳能电池的制备与特性子能量的利用效率却在减小。当光子能量大到一定程度（大于3.4eV）时，GaAs的吸收系数变得特别大，达到105cm-1量级。在更高能量的光子范围内，Si的吸收系数也明显上升甚至与GaAs相当，这是因为此时光子....

图4.2（a）GaAs,AlGaAs,InGaAs,Si半导体材料吸收系数，（b）AM0光谱下，GaAs

图4.2（a）GaAs,AlGaAs,InGaAs,Si半导体材料吸收系数，（b）AM0光谱下，GaA和Si太阳能电池吸收层厚度与理论产生最大光电流关系半导体材料的带隙与温度有一定的关系，温度升高会增加本征激发，带隙会相应变小，吸收限会发生红移。半导体材料在温度....

本文编号：3967858