马大燕 陈诺夫付蕊 刘虎2) 白一鸣 弭辙 陈吉堃

1)(华北电力大学可再生能源学院,北京 102206)

2)(石家庄铁道大学数理系,石家庄 050041)

3)(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)

晶格失配对GaInP/InxGa1-xAs/InyGa∗1-yAs倒装三结太阳电池性能影响的分析

马大燕1)陈诺夫1)†付蕊1)刘虎1)2)白一鸣1)弭辙1)陈吉堃3)‡

1)(华北电力大学可再生能源学院,北京 102206)

2)(石家庄铁道大学数理系,石家庄 050041)

3)(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)

(2016年8月30日收到;2016年10月25日收到修改稿)

传统GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池因受其带隙组合的限制,转换效率再提升空间不大.倒装结构三结太阳电池因其更优的带隙组合期望可以得到更高的效率.基于细致平衡原理,结合P-N结形成机理,应用MATLAB语言对双晶格失配GaInP(1.90 eV)/InxGa1-xAs/InyGa1-yAs倒装结构三结太阳电池底、中电池的不同带隙组合进行模拟优化.模拟结果表明在AM1.5D,500倍聚光(500 suns)下,禁带宽度组合为1.90/1.38/0.94 eV的带隙最优,综合材料成本与试验条件,当顶、中电池最优厚度组合为4µm和3.2µm时理论转化效率高达51.22%,此时两个异质结的晶格失配度分别为0.17%和2.36%.忽略渐变缓冲层生长后底电池位错的影响,通过计算0.17%的晶格失配引入1.70×105cm-2的插入位错密度,对比单晶格失配GaInP/GaAs/In0.32Ga0.68As(0.99 eV)倒装结构三结太阳电池光电转化效率仍提高了0.3%.

双晶格失配,倒装结构,三结太阳电池,位错

1 引 言

III-V太阳电池因其较高的转化效率,良好的耐辐射性能及温度特性等优势,已经成为近几年光伏领域研究的热点.经过十几年的发展,GaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池的量产化最高转化效率为41.6%(AM1.5D,364 suns)[1],由于带隙的……