张启明，张 恒， 刘如彬，唐 悦，孙 强

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

用于多结叠层太阳电池的GaInAsN材料研究进展

张启明，张 恒， 刘如彬，唐 悦，孙 强

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

1.0 eV的GaInAsN材料是实现与Ge或GaAs衬底晶格匹配的高效多结叠层太阳电池的理想材料。但是，目前制备高质量的GaInAsN材料较为困难，使得相应电池性能低下，未能达到预想的效果。介绍了几种生长GaInAsN材料的外延工艺，探讨了各种外延方法导致材料生长困难的原因和相应的改进工艺，并在总结了GaInAsN太阳电池研究现状的基础上对其未来发展趋势进行了展望。

GaInAsN；多节叠层太阳电池；金属有机气相沉积；分子束外延；化学束外延

目前，高效多结叠层太阳电池多采用GaInP/GaAs/Ge结构，其在AM0光谱下的光电转换效率已达到30%[1-2]，在AM1. 5光谱364 suns的聚光条件下的光电转换效率已超过41%[3]。但是，Ge的带隙为0.67 eV，与GaAs的带隙(1.42 eV)相差较大，导致Ge子电池的短路电流是上面两结子电池的两倍大。又由于各结子电池为串联结构，电池的短路电流取决于子电池的最小值，因此三结电池中Ge子电池的高短路电流得不到有效利用，从而限制了电池转换效率的进一步提高。理论模拟表明[4]，如果在Ge与GaAs子电池之间增加一个1.0 eV的子电池，则可以利用原被Ge子电池吸收的中长波长的光子，不仅使各结子电池的电流更加匹配，且增加的这一结子电池可增加叠层电池的开路电压，从而提高电池的光电转换效率。对于该子电池，GaInAsN材料是个合适的选择。……