GaSb热光伏电池的p层设计优化

发布时间：2021-04-15 12:29

　　GaSb热光伏电池结构中的p-GaSb层是主要的光子吸收区。为了改善p-GaSb层的性能从而提高电池的转换效率等指标,首先研究了不同衬底温度和电池前电极对p-GaSb薄膜材料性能的影响,然后在此基础上进一步优化了电池p-GaSb层的厚度和掺杂浓度,并引入分层制备pGaSb层的方法。测试结果表明,衬底温度对p-GaSb薄膜材料的结晶质量、电学特性和光学特性有显著影响,不同的前电极影响p-GaSb薄膜的内部结构和电池的光电转换性能,采用500℃衬底温度和ZnO作为电池前电极是最优的制备条件。采用p+-GaSb/p-GaSb的分层结构并优化p+-GaSb层和p-GaSb层的厚度和掺杂浓度后,制备出了转换效率分别为9.13%（AM1.5光照测试）和20.32%（AFORS-HET模拟1 450 K热辐射）的热光伏电池。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(08)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

p-GaSb薄膜材料和GaSb热光伏电池样品结构

短路电流密度（JSC）、开路电压（VOC）、填充因子（FF）和转换效率（ηeff）是表征热光伏电池性能的主要指标，图2为电池的J-V特性曲线示意图。电池的最大输出功率（Pm）对应的电压和电流密度称为最大功率点（m）电压（Vm）和最大功率点电流密度（Jm）。FF和ηeff的表达式[13]分别为

GaSb热光伏电池中应用的p-GaSb层需要对红外波段的光具有较高的吸收系数，才能有效提高电池对光的利用率，获得较高的ηeff。不同衬底温度下，p-GaSb薄膜的光吸收系数如图4所示，图中hν为入射的光子能量。随着衬底温度的增加，光吸收系数逐渐增大，表明在较高的衬底温度下，薄膜具有较高的结晶质量，对光子的吸收能力增强。当衬底温度大于500℃时，光吸收系数的变化幅度明显减小。当衬底温度为500℃时，光子能量大于0.72 eV,p-GaSb薄膜材料的光吸收系数超过104 cm-1，满足热光伏电池在红外波段的光吸收要求。2.1.2 不同前电极对p-GaSb薄膜的影响

【参考文献】：
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本文编号：3139340