【摘要】：伴隨著傳統(tǒng)能源的日益減少和對環(huán)境所造成的污染,太陽能逐漸成為人類社會所需要的清潔環(huán)保型能源,太陽電池則是最直接有效的利用太陽能的方式。其中GaAs基多結太陽電池因其具有寬光譜吸收的特點而成為除Si基電池之外的薄膜太陽電池中的佼佼者。為了進一步提升其光電轉換效率,除了優(yōu)化電池結構外,還可以通過設計電池減反射膜而增大光的吸收。本文主要采用TFCale軟件在四結太陽電池GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs上優(yōu)化設計了ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反膜系統(tǒng),并使用磁控濺射設備完成鍍膜。具體研究內(nèi)容如下:(1)采用TFCale光學模擬軟件在波長為350nm到1800nm的范圍內(nèi),對四結砷化鎵太陽電池的三層減反射膜系進行了模擬設計,通過研究膜層厚度,光入射角及折射率等因素的變化對膜系減反射效果的影響,得到有效反射率最低為3.23%的ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反膜;(2)采用磁控濺射技術分別制備各層減反射膜材料,可得到性能滿足要求的材料,此時的較優(yōu)的工藝條件為:ZnS的濺射功率為70W、濺射氣壓為0.5Pa、濺射時間為20分鐘;MgF_2的濺射功率為70W、濺射氣壓為0.3Pa、濺射時間為13分鐘;nano-SiO_2的濺射功率為100W、濺射氣壓為0.8Pa、濺射時間為105分鐘;(3)在砷化鎵襯底上制備ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反射膜,在350nm到1800nm波長范圍內(nèi),測得其平均反射率為10.08%,理論模擬出的平均反射率為7.12%;在350nm到650nm內(nèi),測得的實際平均反射率為13.97%,而理論值為12.83%;在650nm到880nm內(nèi),實測值為9.64%,理論值為8.71%;在880nm到1240nm內(nèi),實測值為8.12%,理論值為5.66%;在1240nm到1800nm內(nèi),實測值為7.31%,理論值為4.46%。
【圖文】：

電子帶負電就會形成光生電動勢，其在空間電荷區(qū)的運動便會產(chǎn)生光生電流，，完成太陽能的光電轉換。圖1.1 太陽電池工作原理示意圖1.2.2 GaAs 基太陽電池工作原理隨著半導體科學技術的發(fā)展，從最初的單結砷化鎵太陽電池到后期的多結砷化鎵，其研制工作也在快速前進。單結砷化鎵太陽電池的只能吸收特定波段的太陽光，但是如果采用多結疊層的電池結構就可以擴展太陽電池的對光的吸收波段。多結太陽電池就是通過將不同吸收帶隙的子電池連接起來，并依次由寬帶隙到窄帶隙，當陽光入射時，光子能量大的短波先被吸收，而光子能量小的將被下一部分所吸收，以此類推并逐級吸收不同波段內(nèi)的光，從而增大吸收光譜，提高了單位波長區(qū)間的光電轉換效率。在目前的研究中，多結砷化鎵太陽電池應用最為廣泛

第 1 章 緒論4圖1.2 單片式四結疊層太陽電池光譜吸收示意圖1.2.3 GaAs 基多結太陽電池的發(fā)展從上世紀80年代以來，由于制備技術的快速發(fā)展，使得GaAs基多結太陽電池的研究和商業(yè)化應用成為了可能，其光電轉換效率也在近年來不斷攀升。在眾多的半導體材料中，GaAs基多結太陽電池因具有較高的光吸收系數(shù)，且抗輻射能力強，而且它的能帶與太陽光譜很匹配，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)工作，在航天航空領域獲得了廣泛的應用。1.2.3.1 GaAs 基太陽電池的特點砷化鎵太陽電池是Ш-V族化合物半導體太陽電池，它相比較與硅太陽電池具有很多優(yōu)勢：首先，它的光電轉換效率高（理論上硅太陽電池效率為23%
【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

【參考文獻】

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本文編號：2593050