GaAs基薄膜太陽能電池在軍用、航天等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值,美國已經(jīng)掌握了成熟技術(shù)并且制備出相應(yīng)的產(chǎn)品,我國在GaAs基薄膜太陽能電池方面仍處于研發(fā)階段,與世界先進(jìn)水平仍存在一定差距。針對(duì)未來在衛(wèi)星、空間站、無人機(jī)、移動(dòng)軍需裝備等領(lǐng)域?qū)Ρ∧ぬ柲茈姵氐奶厥鈶?yīng)用需求,本文設(shè)計(jì)和制備了一種具有金屬襯底薄膜型InGaP/GaAs雙結(jié)太陽能電池,并對(duì)其性能進(jìn)行了綜合性研究。基于常規(guī)GaAs基太陽能電池外延結(jié)構(gòu),在外延層和GaAs生長(zhǎng)襯底之間設(shè)計(jì)插入一層InGaP腐蝕停止層。采用MOCVD生長(zhǎng)設(shè)備完成外延層的生長(zhǎng),解決雙結(jié)電池中各層厚度和摻雜濃度、摻雜源擴(kuò)散、異質(zhì)結(jié)、隧道結(jié)、均勻性等關(guān)鍵生長(zhǎng)技術(shù)。與常規(guī)GaAs基太陽能電池上表面制備工藝相互兼容,首先完成了柵狀頂電極制備、電池隔離槽腐蝕、減反膜設(shè)計(jì)和優(yōu)化等工藝研發(fā)。利用InGaP腐蝕停止層的高腐蝕選擇比,采用濕法腐蝕移除GaAs襯底,然后采用電鍍技術(shù)制備金屬薄膜襯底,完成外延層襯底轉(zhuǎn)移工藝,制備出薄膜型雙結(jié)電池。相比于GaAs襯底剝離工藝,濕法移除襯底工藝對(duì)裸露外延層表面刻蝕損傷更小、化學(xué)殘留更少,可以獲得更加潔凈和光滑的外延層表面,改善電池底...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1太陽能電池轉(zhuǎn)換效率表

圖1.1太陽能電池轉(zhuǎn)換效率表20世紀(jì)70年代以后，能源危機(jī)引發(fā)了人類對(duì)清潔能源的急切需求，同時(shí)也加大了對(duì)太陽能產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入。20世紀(jì)90年代隨著太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展的成熟，在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家以及我國一些地區(qū)，在政府的扶持下，建立了太陽能電池的產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)了太....

圖2.2GaAs基薄膜太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域

材質(zhì)堅(jiān)硬而脆，難以滿足這些應(yīng)用需求。在常規(guī)GaAs基太陽能電池的基礎(chǔ)上，將GaAs基電池外延層與襯底分離用襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)，將外延層轉(zhuǎn)移到金屬薄膜上，可以制備出薄膜型GaAs基能電池。薄膜型GaAs基電池總體厚度可以大大減小，顯著提高電池的功率比和功率體積比。金屬襯底....

圖3.1（a）GaAs晶體結(jié)構(gòu)示意圖

金屬襯底InGaP/GaAs雙結(jié)薄膜太陽能電池的制備與特性子能量的利用效率卻在減小。當(dāng)光子能量大到一定程度（大于3.4eV）時(shí)，GaAs的吸收系數(shù)變得特別大，達(dá)到105cm-1量級(jí)。在更高能量的光子范圍內(nèi)，Si的吸收系數(shù)也明顯上升甚至與GaAs相當(dāng)，這是因?yàn)榇藭r(shí)光子....

圖4.2（a）GaAs,AlGaAs,InGaAs,Si半導(dǎo)體材料吸收系數(shù)，（b）AM0光譜下，GaAs

圖4.2（a）GaAs,AlGaAs,InGaAs,Si半導(dǎo)體材料吸收系數(shù)，（b）AM0光譜下，GaA和Si太陽能電池吸收層厚度與理論產(chǎn)生最大光電流關(guān)系半導(dǎo)體材料的帶隙與溫度有一定的關(guān)系，溫度升高會(huì)增加本征激發(fā)，帶隙會(huì)相應(yīng)變小，吸收限會(huì)發(fā)生紅移。半導(dǎo)體材料在溫度....

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