晶格失配对GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析

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马大燕, 陈诺夫, 付蕊, 刘虎, 白一鸣, 弭辙, 陈吉堃. 2017: 晶格失配对GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析, 物理学报, 66(4): 332-341. doi: 10.7498/aps.66.048801
引用本文: 马大燕, 陈诺夫, 付蕊, 刘虎, 白一鸣, 弭辙, 陈吉堃. 2017: 晶格失配对GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析, 物理学报, 66(4): 332-341. doi: 10.7498/aps.66.048801
Ma Da-Yan, Chen Nuo-Fu, Fu Rui, Liu Hu, Bai Yi-Ming, Mi Zhe, Chen Ji-Kun. 2017: Analyses of the effect of mismatch on the performance of inverted GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs triple-junction solar cells, Acta Physica Sinica, 66(4): 332-341. doi: 10.7498/aps.66.048801
Citation: Ma Da-Yan, Chen Nuo-Fu, Fu Rui, Liu Hu, Bai Yi-Ming, Mi Zhe, Chen Ji-Kun. 2017: Analyses of the effect of mismatch on the performance of inverted GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs triple-junction solar cells, Acta Physica Sinica, 66(4): 332-341. doi: 10.7498/aps.66.048801

晶格失配对GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析

Analyses of the effect of mismatch on the performance of inverted GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs triple-junction solar cells

  • 摘要: 传统GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池因受其带隙组合的限制,转换效率再提升空间不大.倒装结构三结太阳电池因其更优的带隙组合期望可以得到更高的效率.基于细致平衡原理,结合P-N结形成机理,应用MATLAB语言对双晶格失配GaInP(1.90 eV)/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装结构三结太阳电池底、中电池的不同带隙组合进行模拟优化.模拟结果表明在AM1.5D,500倍聚光(500 suns)下,禁带宽度组合为1.90/1.38/0.94 eV的带隙最优,综合材料成本与试验条件,当顶、中电池最优厚度组合为4μm和3.2μm时理论转化效率高达51.22%,此时两个异质结的晶格失配度分别为0.17%和2.36%.忽略渐变缓冲层生长后底电池位错的影响,通过计算0.17%的晶格失配引入1.70×105 cm?2的插入位错密度,对比单晶格失配GaInP/GaAs/In0.32Ga0.68As(0.99 eV)倒装结构三结太阳电池光电转化效率仍提高了0.3%.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-02

晶格失配对GaInP/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析

  • 华北电力大学可再生能源学院,北京,102206
  • 华北电力大学可再生能源学院, 北京 102206;石家庄铁道大学数理系, 石家庄 050041
  • 北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083

摘要: 传统GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池因受其带隙组合的限制,转换效率再提升空间不大.倒装结构三结太阳电池因其更优的带隙组合期望可以得到更高的效率.基于细致平衡原理,结合P-N结形成机理,应用MATLAB语言对双晶格失配GaInP(1.90 eV)/InxGa1?xAs/InyGa1?yAs倒装结构三结太阳电池底、中电池的不同带隙组合进行模拟优化.模拟结果表明在AM1.5D,500倍聚光(500 suns)下,禁带宽度组合为1.90/1.38/0.94 eV的带隙最优,综合材料成本与试验条件,当顶、中电池最优厚度组合为4μm和3.2μm时理论转化效率高达51.22%,此时两个异质结的晶格失配度分别为0.17%和2.36%.忽略渐变缓冲层生长后底电池位错的影响,通过计算0.17%的晶格失配引入1.70×105 cm?2的插入位错密度,对比单晶格失配GaInP/GaAs/In0.32Ga0.68As(0.99 eV)倒装结构三结太阳电池光电转化效率仍提高了0.3%.

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