太阳电池结构

关于太阳电池结构在传统单结太阳电池的设计上，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的理论效率。也就是说，最佳的太阳电池材料的带隙约为1.4～1.5eV之间。这些单结的太阳电池材料的理论效率都在30%以下。第2页,共18页，2024年2月25日，星期天由于单结太阳电池只能吸收和转换特定光谱范围的太阳光，因此能量转换效率不高。多结太阳能电池，按带隙宽度大小从上至下叠合起来，选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，就能大幅度提高电池的转换效率。多结太阳电池的设计1、GaAs太阳电池的结构多结太阳能电池可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池转换效率。多结太阳能电池，越上层的电池带隙越大。第3页,共18页，2024年2月25日，星期天第4页,共18页，2024年2月25日，星期天1、GaAs太阳电池的结构单结GaAs/Ge太阳电池为了克服GaAs/GaAs太阳电池机械强度较差、易碎的缺点，1983年起逐步采用Ge替代GaAs制备为衬底。第5页,共18页，2024年2月25日，星期天1、GaAs太阳电池的结构多结GaAs/Ge太阳电池讨论分析1、带隙排列？2、为什么制备多结？第6页,共18页，2024年2月25日，星期天1、GaAs太阳电池的结构多结GaAs/Ge太阳电池多结GaAs电池，按带隙宽度大小叠合，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高光电转换。理论计算表明：双结GaAs太阳电池的极限效率为30%，三结GaAs太阳电池的极限效率为38%，四结GaAs太阳电池的极限效率为41%。第7页,共18页，2024年2月25日，星期天小结单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的理论效率。多结太阳能电池，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越大。多结太阳能电池中，越下层的电池带隙越小。第8页,共18页，2024年2月25日，星期天LPE是NELSON在1963年提出的一种外延生长技术。其原理是以低熔点的金属(如Ga、In等)为溶剂,以待生长材料(如GaAs、Al等)和掺杂剂(如Zn、Te、Sn等)为溶质,使溶质在溶剂中呈饱和或过饱和状态,通过降温冷却使溶质从溶剂中析出,结晶在衬底上,实现晶体的外延生长。

2、GaAs太阳电池两种制造技术LPE（liquidphaseepitaxy）技术——液相外延第9页,共18页，2024年2月25日，星期天LPE技术优缺点：

20世纪90年代初，国外已基本不再发展该技术，但欧、俄、日等地区和国家仍保留LPE设备,用于研制小卫星电源。

第10页,共18页，2024年2月25日，星期天MOCVD是MANASEVIT在1968年提出的一种制备化合物半导体薄层单晶的方法。其原理是采用Ⅲ族、Ⅱ族元素的金属有机化合物Ga(CH3)3、Al(CH3)3、Zn(C2H5)2等和Ⅴ族、Ⅵ族元素的氢化物(PH3、AsH3、H2Se)等作为晶体生长的源材料,以热分解的方式在衬底上进行气相沉积(气相外延),生长Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体及其三元、四元化合物半导体薄膜单晶。MOCVD（metal-organicchemicalvapordeposition）技术——金属有机化学气相外延2、GaAs太阳电池两种制造技术第11页,共18页，2024年2月25日，星期天第12页,共18页，2024年2月25日，星期天小结GaAs太阳电池有两种制备技术，为LPE和MOCVD。LPE（liquidphaseepitaxy）为液相外延法；MOCVD（metal-organicchemicalvapordeposition）金属有机化学气相外延法。第13页,共18页，2024年2月25日，星期天3、GaAs太阳电池国内外应用第14页,共18页，2024年2月25日，星期天3、GaAs太阳电池国内外应用第15页,共18页，2024年2月25日，星期天总结单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱（）的材料，才可达到（）的理论效率。多结太阳能电池，（）选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。最大/最小可以/不可以GaAs属于（）化合物半导体材料。Ⅲ-Ⅴ族最大可以中间第16页,共18页，2024年2月25日，星期天总结多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越（）。多结太阳能电池中，越