太陽電池改變了人們從環(huán)境獲取能源的方式。目前,市場占有率最高,應用最廣的太陽電池是Si基薄膜太陽電池。然而,Si屬間接帶隙半導體,并且其光吸收吸收系數(shù)小,載流子遷移率低,限制了電池光電轉化效率的進一步提升。與Si相比,GaAs是一種直接帶隙半導體,具有理想的光吸收性能及更高的載流子遷移率,因此更適合制備高性能光伏器件。但是,高昂的材料生長及器件制作成本阻礙了這種電池的規(guī)�；a(chǎn)以及推廣應用。作為近年來開發(fā)的一種低成本高性能太陽電池技術,GaAs/石墨烯肖特基結太陽電池得到了人們廣泛的關注。然而,目前GaAs/石墨烯肖特基結太陽電池與傳統(tǒng)GaAs電池相比性能仍然較低,穩(wěn)定性較差。這主要是由以下三方面原因造成:第一,目前報道的器件主要采用疊層轉移/單層石墨烯制作,轉移過程中引入了大量的界面缺陷,造成器件開路電壓下降;第二,GaAs/石墨烯界面復合嚴重;第三,GaAs/石墨烯肖特基結太陽電池的光譜響應范圍有限。本論文圍繞高效GaAs/石墨烯肖特基結太陽電池的制備與界面特性展開,在GaAs/少層石墨烯太陽電池制作、GaAs/石墨烯界面特性調(diào)控以及GaAs能帶調(diào)控方面進行了系統(tǒng)研究,取得的主要結... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

太陽電池結構示意圖

Figure 1-1 The band structure of pn junction solar cel物理過程中，如果滿足一定的假設條件，我們能夠電池材料帶隙變化的曲線。根據(jù) Shockley 和 Ques 雜志上的論文[5]，當材料帶隙處于 1.1 至 1.5 eV 時，這一效率為實際太陽電池的極限效率，這個極限們在求解極限效率時，主要考慮了雙能級系統(tǒng)（僅有射之間的平衡過程。為了達到 S-Q 極限效率，需要生載流子在形成后，不發(fā)生非輻射復合過程；另一也就是外電路收集載流子過程中無損失。事實上，實際的器件中實現(xiàn)，因此，實際器件的效率總是低

想的石墨烯可以看做碳原子間按照規(guī)則的正六元環(huán)依次成鍵排列的蜂窩如圖 1-3（a）所示。雖然石墨烯可以看做從石墨晶體表面“剝離”下來的，但是石墨烯的能帶結構與石墨存在很大區(qū)別。由于石墨烯分子軌道中態(tài)（價帶）與 軌道的反鍵態(tài)（導帶）交匯于一點（狄拉克點），這一特質(zhì)為一種帶隙為零的半導體，如圖 1-3（b）所示[46,47]。由于石墨烯面內(nèi)存在烯內(nèi)部的電子遷移速率遠超普通半導體。根據(jù)文獻報道，石墨烯內(nèi)部的電超過 2 105cm2/(V s)，其方塊電阻能夠低于 50 /sq[46]。由于石墨烯具有極，因此，石墨烯很難以平面的形式穩(wěn)定在環(huán)境中存在[47]。實際觀察到的石存在著大量的納米尺度的褶皺，這些褶皺會對石墨烯的電學性能產(chǎn)生影響前商用大面積石墨烯主要通過化學氣相沉積（Chemical Vapor DepositionCu[48-53]、Ni[54-61]等襯底上制備，其生長過程中會出現(xiàn)一定量的五元環(huán)或者則結構，破壞了其晶格有序性。因此，實際制備的石墨烯電阻大于其理論


本文編號：3544017