InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的制备及其特性研究
发布时间：2023-01-25 17:31
作为第三代半导体材料,InGaN凭借其优异的光伏特性,近年来已成为国际上关注的热点。InxGai-xN合金不仅具有连续可调的直接带隙结构（0.7～3.4eV）,其吸收光谱几乎与太阳光谱完美匹配,还具有高吸收系数、高电子迁移率、高硬度、耐高温、抗辐射能力强等优点,是实现全光谱太阳能电池的理想材料,在高效太阳能电池方面展现出了巨大的发展潜力。本文以InGaN/GaN多量子阱太阳能电池为核心,在材料表征、器件制备、性能测试、极化效应对器件的影响等多方面进行了细致深入的研究工作,主要研究成果包括以下几个方面： （1）制作了In组分为0.2的InGaN/GaN多量子阱太阳能电池,将电池的光谱响应拓展到475nm并获得了良好的光电响应特性,峰值内外量子效率分别为16.5%和33.2%。器件的整体性能较佳,开路电压（Voc）、短路电流（Jsc）、填充因子（FF）及转换效率（η）分别为2.16V、0.55mA/cm2、60.1%和0.64%。 （2）研究了In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱太阳能电池的光电特性。高分辨率X射线衍射（HRXRD）及原子力显微镜（AFM）的测试结果显示,多量...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
TABLE OF CONTENTS
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 太阳能电池的发展历史
1.1.2 InGaN太阳能电池的研究意义
1.1.3 InGaN太阳能电池的研究进展
1.1.4 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的特点
1.2 InGaN太阳能电池存在的问题及挑战
1.2.1 高In组分InGaN材料的生长
1.2.2 极化效应的影响
1.2.3 p型掺杂及欧姆接触
1.3 本论文的研究内容与结构安排
参考文献
第二章 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池研究基础
2.1 太阳能电池基本原理
2.1.1 太阳能电池的基本工作原理
2.1.2 太阳能电池的光电特性及主要表征参数
2.2 InGaN材料的生长技术及表征方法
2.2.1 MOCVD生长技术
2.2.2 InGaN材料的光电特性表征方法
2.3 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池制备工艺的主要设备及测试方法
2.3.1 太阳能电池制备工艺主要设备
2.3.2 测试系统及测试方法
2.4 本章小结
参考文献
第三章 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的制备及特性分析
3.1 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池材料及光学特性分析
3.2 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的制备
3.3 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的性能分析
3.5 本章小结
参考文献
第四章 极化效应对InGaN/GaN多量子阱太阳能电池特性的影响
4.1 Ⅲ族氮化物材料中的极化效应
4.1.1 极化产生的原因
4.1.2 自发极化与压电极化
4.1.3 极化效应的计算
4.2
4.2.1
4.2.2 极化效应对InGaN/GaN多量子阱太阳能电池特性的影响
4.3 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dependence of InGaN solar cell performance on polarization-induced electric field and carrier lifetime[J]. 杨静,赵德刚,江德生,刘宗顺,陈平,李亮,吴亮亮,乐伶聪,李晓静,何晓光,王辉,朱建军,张书明,张宝顺,杨辉. Chinese Physics B. 2013(09)
[2]InGaN/GaN multiple quantum well solar cells with an enhanced open-circuit voltage[J]. 张小宾,王晓亮,肖红领,杨翠柏,侯奇峰,殷海波,陈竑,王占国. Chinese Physics B. 2011(02)
[3]浅谈太阳能硅电池的研究与发展[J]. 周水生,董建明,李艳芝. 煤. 2010(04)
[4]InN材料及器件的最新研究进展[J]. 丁少锋,范广涵,李述体,郑树文,陈琨. 材料导报. 2007(06)
[5]InN材料及其应用[J]. 谢自力,张荣,毕朝霞,刘斌,修向前,顾书林,江若琏,韩平,朱顺明,沈波,施毅,郑有炓. 微纳电子技术. 2004(12)
[6]溅射电压和铝掺杂对透明导电氧化锌薄膜性能的影响[J]. 施昌勇,沈克明. 稀有金属. 2000(02)
[7]射频磁控溅射制备的柔性衬底ZnO∶Al透明导电薄膜的研究[J]. 杨田林,张德恒,李滋然,马洪磊,马瑾. 太阳能学报. 1999(02)
[8]ZnO薄膜的光学性质研究[J]. 贺洪波,易葵,范正修. 光学学报. 1998(06)
[9]ZnO∶Al透明导电薄膜的研制[J]. 应春,沈杰,陈华仙,杨锡良,章壮健. 真空科学与技术. 1998(02)
硕士论文
[1]一维电子隧穿寿命的理论研究[D]. 李惠.郑州大学 2011
[2]纤锌矿GaN和AlGaN体材料输运特性的解析模型及其应用研究[D]. 姚庆阳.西安电子科技大学 2011
[3]GaN基LED中极化效应的研究与应用[D]. 郑清洪.厦门大学 2009
本文编号：3731616
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
TABLE OF CONTENTS
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 太阳能电池的发展历史
1.1.2 InGaN太阳能电池的研究意义
1.1.3 InGaN太阳能电池的研究进展
1.1.4 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的特点
1.2 InGaN太阳能电池存在的问题及挑战
1.2.1 高In组分InGaN材料的生长
1.2.2 极化效应的影响
1.2.3 p型掺杂及欧姆接触
1.3 本论文的研究内容与结构安排
参考文献
第二章 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池研究基础
2.1 太阳能电池基本原理
2.1.1 太阳能电池的基本工作原理
2.1.2 太阳能电池的光电特性及主要表征参数
2.2 InGaN材料的生长技术及表征方法
2.2.1 MOCVD生长技术
2.2.2 InGaN材料的光电特性表征方法
2.3 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池制备工艺的主要设备及测试方法
2.3.1 太阳能电池制备工艺主要设备
2.3.2 测试系统及测试方法
2.4 本章小结
参考文献
第三章 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的制备及特性分析
3.1 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池材料及光学特性分析
3.2 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的制备
3.3 InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的性能分析
3.5 本章小结
参考文献
第四章 极化效应对InGaN/GaN多量子阱太阳能电池特性的影响
4.1 Ⅲ族氮化物材料中的极化效应
4.1.1 极化产生的原因
4.1.2 自发极化与压电极化
4.1.3 极化效应的计算
4.2
4.2.1
4.2.2 极化效应对InGaN/GaN多量子阱太阳能电池特性的影响
4.3 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dependence of InGaN solar cell performance on polarization-induced electric field and carrier lifetime[J]. 杨静,赵德刚,江德生,刘宗顺,陈平,李亮,吴亮亮,乐伶聪,李晓静,何晓光,王辉,朱建军,张书明,张宝顺,杨辉. Chinese Physics B. 2013(09)
[2]InGaN/GaN multiple quantum well solar cells with an enhanced open-circuit voltage[J]. 张小宾,王晓亮,肖红领,杨翠柏,侯奇峰,殷海波,陈竑,王占国. Chinese Physics B. 2011(02)
[3]浅谈太阳能硅电池的研究与发展[J]. 周水生,董建明,李艳芝. 煤. 2010(04)
[4]InN材料及器件的最新研究进展[J]. 丁少锋,范广涵,李述体,郑树文,陈琨. 材料导报. 2007(06)
[5]InN材料及其应用[J]. 谢自力,张荣,毕朝霞,刘斌,修向前,顾书林,江若琏,韩平,朱顺明,沈波,施毅,郑有炓. 微纳电子技术. 2004(12)
[6]溅射电压和铝掺杂对透明导电氧化锌薄膜性能的影响[J]. 施昌勇,沈克明. 稀有金属. 2000(02)
[7]射频磁控溅射制备的柔性衬底ZnO∶Al透明导电薄膜的研究[J]. 杨田林,张德恒,李滋然,马洪磊,马瑾. 太阳能学报. 1999(02)
[8]ZnO薄膜的光学性质研究[J]. 贺洪波,易葵,范正修. 光学学报. 1998(06)
[9]ZnO∶Al透明导电薄膜的研制[J]. 应春,沈杰,陈华仙,杨锡良,章壮健. 真空科学与技术. 1998(02)
硕士论文
[1]一维电子隧穿寿命的理论研究[D]. 李惠.郑州大学 2011
[2]纤锌矿GaN和AlGaN体材料输运特性的解析模型及其应用研究[D]. 姚庆阳.西安电子科技大学 2011
[3]GaN基LED中极化效应的研究与应用[D]. 郑清洪.厦门大学 2009
本文编号：3731616
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