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新型MIp~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/p-n-n~+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究

涂洁磊  
【摘要】: 首次成功设计新型高效MIp~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/p-n-n~+-GaAs复合结构太阳电池。选用合适的A1组分,增加p~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As为工作层,并作为能带工程的首次成功尝试,创新性引入固定负电荷,改变能带形状,形成阻挡光生电子向界面运动的感应势垒,有效降低复合速度。首次以有别于常规叠层电池先分开、后叠加的理论计算方法,一次性完成电池整体的Ⅰ-Ⅴ特性研究,得到31.55%的转换效率理论值。实验已证实,负电荷的引入可提高约10%的电池开路电压。其中,连接电池的感应结和pn结的p~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/p-GaAs界面,是由液相外延一次完成的,有工艺简单的特点。相对说来,本电池的耐辐照性能较强。 以低成本、操作简便的热壁外延技术,在廉价衬底上成功获得晶体质量好、光学和电学性能适合制作太阳电池基底材料的GaAs薄膜。其中,在Si衬底上获得有明显绒面结构与柱状晶粒的GaAs/Si薄膜。这正是研制太阳电池薄膜材料所一直追求的目标。最具有创新性的是,考虑太阳电池的实际使用,在导电玻璃上直接生长GaAs薄膜,并已获得表面呈绒面结构、性能良好的GaAs/SnO_2/Glass的薄膜材料。这在全世界的相关研究中尚属首次。


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