隨著新能源裝備的快速發(fā)展,熱光伏電池因其眾多特有的優(yōu)勢越來越受到研究者的青睞。與單一銻化鎵材料制作的熱光伏電池相比,本文在其基礎(chǔ)上增加了鎵銦砷銻材料的使用。由于該四元化合物具有兩個獨立的組分變量,可以靈活調(diào)節(jié)半導(dǎo)體的晶格常數(shù)和介電常數(shù)等參數(shù),優(yōu)化了電池的性能。在電池的所有結(jié)構(gòu)中,由于電極連接器件和外部電路,因此其占有著非常重要的地位,而電極只有和電池實現(xiàn)歐姆接觸才能具有高性能。不過,由于銻化鎵材料本身具有費米能級釘扎效應(yīng),使得電極和銻化鎵本身很難實現(xiàn)歐姆接觸,限制了電池的性能。對此,本文在工藝上巧妙地提出了一系列措施來降低這種效應(yīng)的負(fù)面影響,即利用重?fù)诫s、硫鈍化、電極材料選取和快速熱退火等措施來促使電極和電池實現(xiàn)歐姆接觸,從而提升電極的性能。本文并沒有一開始就直奔主題利用這是工藝制作電極,而是先驗證這些措施的有效性,引入了“比接觸電阻”的概念,而測出它的具體值需要一種測試模型,即“圓點傳輸線模型”。然后利用一系列工藝在銻化鎵材料的表面做出了這種模型對應(yīng)的圖案并進(jìn)行了測試,測試的結(jié)果顯示P型銻化鎵的電極具有很低的比接觸電阻和近乎完美的I-V特性曲線,而N區(qū)銻化鎵的電極則較差,其原因是費米... 

【文章來源】：東華理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱光伏電池結(jié)構(gòu)圖

這是我在閱讀了相關(guān)文獻(xiàn)后針對銻化鎵的性質(zhì)大膽提出的一材料能同時運用這四種方法尤其是前兩種來實現(xiàn)歐姆接觸的真的不中之一。首先，重?fù)诫s主要用于那些想要克服具有費米能級釘扎效應(yīng)鈍化主要用于表面形貌差和表面態(tài)密度高的材料。最后，電極材料不同，千般變化。這是前三種方法，而第四種方法快速熱退火主要用，運用得就比較廣泛了，優(yōu)化的效果也很好。前面三種方法具有方法具有一般性，所以該綜合法既有針對性又有一般性。下面，我法的原理。摻雜雜一般是 18 次方以上這個數(shù)量級，這樣可以使其勢壘區(qū)變窄，摻窄。當(dāng)勢壘區(qū)窄到一定程度，電子隧穿機(jī)制將取代電子熱發(fā)射機(jī)制前“乖乖地”跨越勢壘到達(dá)對方區(qū)域而是直接“抄近路”隧穿勢壘結(jié)兩邊的載流子可以比較輕易地隧穿到對方區(qū)域而形成電流，在零比接觸電阻，于是金屬-半導(dǎo)體結(jié)將由整流接觸變?yōu)闅W姆接觸。重?fù)诫s的機(jī)理我設(shè)計了如下圖 2.1 所示的材料結(jié)構(gòu)與信息

化學(xué)性質(zhì)活潑，很容易和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成氧化銻導(dǎo)致其表面有大量的氧化物、懸掛鍵和非輻射復(fù)合中心，的表面態(tài)密度，表面形貌很差。前面我們講過表面態(tài)密度釘扎效應(yīng)，這嚴(yán)重地限制銻化鎵器件的性能和用途。表面度時處于支配作用，也就是說不設(shè)法降低表面態(tài)密度，無膜金屬，肖特基勢壘高度都基本不會改變，這不利于歐姆方設(shè)法降低表面態(tài)密度。體表面態(tài)密度有很多種方法，其目的都是反應(yīng)去掉表面的態(tài)材料能夠阻止片子內(nèi)部的銻化鎵材料進(jìn)一步和氧氣反應(yīng)入的探討，比如將片子浸泡到某種溶液中（濕法），或者（干法）。這里我介紹一種叫做硫鈍化的方法，它是將銻中反應(yīng)。它操作簡單，成本又低而效果卻很好，是我青睞液有很多種，我選取的是硫化鈉溶液。硫化鈉是一種強(qiáng)堿出硫離子，硫離子再與片子表面銻和鎵的氧化物反應(yīng)，生而將含氧鍵取而代之，而其表面態(tài)密度卻很低，還可以當(dāng) 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]InAs/GaSb Ⅱ類超晶格材料臺面腐蝕[J]. 張利學(xué),孫維國,呂衍秋,張向鋒,姚官生,張小雷,司俊杰.  紅外與毫米波學(xué)報. 2014(05)
[2]0.6-eV bandgap In0.69Ga0.31As thermophotovoltaic devices with compositionally undulating step-graded InAsyP1-ybuffers[J]. 季蓮,陸書龍,江德生,趙勇明,譚明,朱亞棋,董建榮.  Chinese Physics B. 2013(02)
[3]基于改進(jìn)擾動觀察法的光伏陣列最大功率點跟蹤[J]. 劉邦銀,段善旭,劉飛,徐鵬威.  電工技術(shù)學(xué)報. 2009(06)
[4]最大功率點跟蹤原理及實現(xiàn)方法的研究[J]. 趙庚申,王慶章,許盛之.  太陽能學(xué)報. 2006(10)
[5]熱光伏技術(shù)基本原理與研究進(jìn)展[J]. 陳雪,宣益民.  半導(dǎo)體光電. 2006(04)
[6]808nm半導(dǎo)體激光器腔面硫鈍化工藝研究[J]. 田增霞,崔碧峰,徐晨,舒雄文,張蕾,沈光地.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2006(02)
[7]一種新型腔式吸熱器的設(shè)計與實驗研究[J]. 劉志剛,張春平,趙耀華,唐大偉.  太陽能學(xué)報. 2005(03)
[8]熱光伏技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 喬在祥,陳文浚,杜邵梅.  電源技術(shù). 2005(01)

碩士論文
[1]GaSb熱光伏電池及其減反射層的研究[D]. 于書文.大連理工大學(xué) 2009
[2]基于GaSb的熱光伏電池工藝技術(shù)的研究[D]. 楊興典.南京理工大學(xué) 2008
[3]P型GaN歐姆接觸特性研究[D]. 呂玲.西安電子科技大學(xué) 2008



本文編號：3559175