GaAlAs/GaAs真空光电转换器件的转化效率研究
发布时间：2022-04-19 18:25
光子增强热电子发射（PETE）效应是近年提出的一种实现太阳全光谱高效光电转换的新概念技术。目前,对于PETE光电器件的研究还停留在理论研究层面,少有实验相关结果研究。本文基于PETE器件的基本结构与理论模型,围绕Ga1-xA1xAs/GaAs真空光电转化器件的结构设计与制备、光电发射理论研究以及温度相关的光电性能等方面开展了研究工作。首先设计和利用MOCVD技术生长了变组分变掺杂Ga1-xAlxAs/GaAs材料,再经过化学清洗和Cs/O激活等工艺,制备成阴极组件,并委托北方夜视微光重点实验室进行了铟封操作,最终获得Ga1-xAlxAs/GaAs真空光电转换器件。其次,在考虑变组分变掺杂结构的基础上,利用细致平衡理论和一维连续性方程,建立了 Ga1-xAlxAs/GaAs光电器件的PETE转化效率和量子效率理论模型。分析了阴极的变组分变掺杂结构以及温度等因素对光电转化的影响。理论结果表明,变组分变掺杂结构引入的内建电场可以加速光电子的表面输运,极大的提升器件的光电发射性能。最后,对制备的Ga1-xAlxAs/GaAs真空光电转换器件进行温度相关的光电性能测试。我们利用自行搭建的测试系统...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 太阳能发电技术发展现状及趋势
1.1.1 太阳能光伏发电技术
1.1.2 太阳能光热发电技术
1.1.3 太阳能光/热复合发电技术
1.2 新型光子增强热电子发射(PETE)效应的太阳能光/热复合发电技术
1.2.1 光子增强热电子发射效应
1.2.2 国内外研究现状
1.3 本文研究背景和意义
1.4 本文主要工作
2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的光电转化理论研究
2.1 PETE太阳能光电转换工作原理
2.2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件转换效率模型
2.2.1 光电子在GaAlAs窗口层内的产生和输运
2.2.2 光电子在GaAs发射层内的产生和传输
2.3 透射式Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件转换效率仿真研究
2.4 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件量子效率模型
2.5 透射式Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的量子效率仿真研究
2.6 本章小结
3 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的设计与制备
3.1 PETE真空光电转换器件的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极结构设计
3.1.1 光电阴极基本光学结构
3.1.2 变组分变掺杂结构设计原理
3.2 PETE真空光电转换器件的Ga_(1-x)Al_x/GaAs阴极制备
3.3 PETE真空光电转换器件的阳极制备
3.4 PETE真空光电转换器件的封装
3.5 本章小结
4 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极的光电发射性能研究
4.1 可温控真空光电转换器件光电性能测试系统
4.2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空器件的光电发射性能实验研究
4.2.1 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极光谱响应测试实验
4.2.2 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极能量分布实验
4.2.3 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极光电发射测试实验
4.2.4 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极的PETE特性研究
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能发展“十三五”规划[J]. 太阳能. 2016(12)
[2]指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器转化效率理论计算（英文）[J]. 唐伟东,杨文正,杨阳,孙传东,蔡志鹏. 光子学报. 2014(06)
[3]烧结机机尾烟气余热发电的探究[J]. 王峰,王仁璞. 冶金能源. 2010(04)
[4]透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度研究[J]. 杨智,邹继军,常本康. 物理学报. 2010(06)
[5]指数掺杂GaAs光电阴极分辨力特性分析[J]. 邹继军,常本康,杨智,张益军,乔建良. 物理学报. 2009(08)
[6]反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率模型研究[J]. 牛军,杨智,常本康,乔建良,张益军. 物理学报. 2009(07)
[7]指数掺杂GaAs光电阴极量子效率的理论计算[J]. 邹继军,常本康,杨智. 物理学报. 2007(05)
博士论文
[1]基于光子增强热电子发射（PETE）的全固态高温太阳能电池技术研究[D]. 杨阳.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[2]基于光子增强热电子发射（PETE）机理太阳能电池器件研究[D]. 唐伟东.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[3]GaAs光电阴极理论及其表征技术研究[D]. 邹继军.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]热丝CVD大面积金刚石厚膜的制备研究[D]. 陈振环.湖南大学 2011
本文编号：3646404
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 太阳能发电技术发展现状及趋势
1.1.1 太阳能光伏发电技术
1.1.2 太阳能光热发电技术
1.1.3 太阳能光/热复合发电技术
1.2 新型光子增强热电子发射(PETE)效应的太阳能光/热复合发电技术
1.2.1 光子增强热电子发射效应
1.2.2 国内外研究现状
1.3 本文研究背景和意义
1.4 本文主要工作
2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的光电转化理论研究
2.1 PETE太阳能光电转换工作原理
2.2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件转换效率模型
2.2.1 光电子在GaAlAs窗口层内的产生和输运
2.2.2 光电子在GaAs发射层内的产生和传输
2.3 透射式Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件转换效率仿真研究
2.4 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件量子效率模型
2.5 透射式Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的量子效率仿真研究
2.6 本章小结
3 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空光电转换器件的设计与制备
3.1 PETE真空光电转换器件的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极结构设计
3.1.1 光电阴极基本光学结构
3.1.2 变组分变掺杂结构设计原理
3.2 PETE真空光电转换器件的Ga_(1-x)Al_x/GaAs阴极制备
3.3 PETE真空光电转换器件的阳极制备
3.4 PETE真空光电转换器件的封装
3.5 本章小结
4 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极的光电发射性能研究
4.1 可温控真空光电转换器件光电性能测试系统
4.2 Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs真空器件的光电发射性能实验研究
4.2.1 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极光谱响应测试实验
4.2.2 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极能量分布实验
4.2.3 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极光电发射测试实验
4.2.4 温度相关的Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs光电阴极的PETE特性研究
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能发展“十三五”规划[J]. 太阳能. 2016(12)
[2]指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器转化效率理论计算（英文）[J]. 唐伟东,杨文正,杨阳,孙传东,蔡志鹏. 光子学报. 2014(06)
[3]烧结机机尾烟气余热发电的探究[J]. 王峰,王仁璞. 冶金能源. 2010(04)
[4]透射式指数掺杂GaAs光电阴极最佳厚度研究[J]. 杨智,邹继军,常本康. 物理学报. 2010(06)
[5]指数掺杂GaAs光电阴极分辨力特性分析[J]. 邹继军,常本康,杨智,张益军,乔建良. 物理学报. 2009(08)
[6]反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率模型研究[J]. 牛军,杨智,常本康,乔建良,张益军. 物理学报. 2009(07)
[7]指数掺杂GaAs光电阴极量子效率的理论计算[J]. 邹继军,常本康,杨智. 物理学报. 2007(05)
博士论文
[1]基于光子增强热电子发射（PETE）的全固态高温太阳能电池技术研究[D]. 杨阳.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[2]基于光子增强热电子发射（PETE）机理太阳能电池器件研究[D]. 唐伟东.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[3]GaAs光电阴极理论及其表征技术研究[D]. 邹继军.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]热丝CVD大面积金刚石厚膜的制备研究[D]. 陈振环.湖南大学 2011
本文编号：3646404
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