渐变带隙结构在Ⅲ-Ⅴ族太阳电池中的应用

在分析半导体带隙的渐变结构理论的基础上,研究了具有渐变带隙结构太阳电池的普遍规律和特点,采用AMPS软件结合相关试验参数对Ⅲ-Ⅴ族的AlxGa1-xAs类太阳电池中渐变带隙结构进行了计算模拟,并与普通电池进行了对比分析.一方面,带宽的递增或递减构成的势垒可以形成附加电场,帮助少子收集,增加少子寿命;另一方面,渐变后的带隙会影响实际光谱的吸收效率,使得总的载流子产额以及可利用部分发生变化,总结出带隙的渐变结构对载流子实际产生、收集等情况有着多方面的调制作用.     

渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池光电转换效率的数值模拟

Cd1-xZnxTe是直接带隙半导体材料,其禁带宽度随x值的变化在1.45eV～2.26eV间连续可调.将具有渐变带隙结构的材料作为太阳电池的光吸收层,可以在近背表面的薄层内产生一个准电场.该电场不仅能将俄歇复合发生的位置有效局域化,而且还可降低由表面复合引起的载流子损耗,增强光生载流子的收集效率,进而提高电池的光电转换效率.用渐变带隙Cd1-xZnxTe多晶薄膜替代了传统CdTe薄膜太阳电池中的均匀相CdTe光吸收层,并用AMPS软件模拟分析了渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池的光电响应特性.经计算,该电池在理想情况下(无界面态、有背面场,正背面反射率分别为0和1)的光电转换效率高达41%.     

GaAs／GaAlAs双异质结光波导开关内带隙的注入载流子感生变化

本文研究了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ双异质结光波导开关内波导层带隙的载流子注入感生变化．给出了带隙变化值随注入载流子浓度变化的关系曲线，并与带填充理论和带隙收缩理论的计算结果进行了对比分析．     

AlxGa1—xAs／GaAs太阳电池的结构观察和器件性能

运用不同的液相外延生长工艺，制备了两种结构的ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ太阳电池，并结合透射电子显微镜等技术分析了外延工艺对器件性能的影响。结果表明，与过冷生长技术相比，回溶工艺对衬底质量的要求不严格，且能形成有利于光生少子被收集的带隙结构。     

A1_xGa_（1－x）As／GaAs太阳电池的结构观察和器件性能

运用不同的液相外延（ＬＰＥ）生长工艺，制备了两种结构的ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ太阳电池，并结合透射电子显微镜（ＴＥＭ）等技术分析了外延工艺对器件性能的影响。结果表明，与过冷生长技术相比，回熔工艺对衬底质量的要求不严格，且能形成有利于光生少子被收集的带隙结构。在工艺优化的情况下，我们所获得太阳电池的全面积转换效率在ＡＭ０，１ｓｕｎ条件下为１８．７８％（０．７２ｃｍ２），在ＡＭ１．５，ｌｓｕｎ条件下为２３．１７％。     

可调带隙硫硒化锑薄膜及太阳电池的研究进展

硫硒化锑(Sb₂(S,Se)₃)薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富且低毒、性能稳定等本征优势成为研究热点。目前Sb₂(S,Se)₃太阳电池最高效率已超过10%,显示出产业化潜力。Sb₂(S,Se)₃太阳电池的研究重点是提高吸光层质量和优化器件结构。首先,系统介绍了Sb₂(S,Se)₃薄膜的主流生长工艺;其次,对Sb₂(S,Se)₃太阳电池各功能层选择和渐变带隙结构设计进行分析;最后,对Sb₂(S,Se)₃太阳电池的大面积制备和其在锑基多结叠层太阳电池中的应用潜力做了进一步展望,为其产业化发展提供可行性参考。     

用喇曼光谱测定Ⅲ-Ⅴ族半导体带隙和载流子浓度

用共振喇曼散射研究半导体的能带结构,实验观察了Ga_(1-x)Al_xAs直接带隙单声子和GaP在间接带隙(г_(3v)—X_(3c))附近的双声子共振特性。阐述了由喇曼光谱测量确定Ⅲ—V族半导体的载流子浓度。     

用回熔再生长LPE工艺制备高效AlGaAs／GaAs太阳电池

报道了采用欠饱和溶液的回熔—再生长液相外延（ＬＰＥ）方法制备高效ＡＩｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ异质结构太阳电池的工艺。研究表明，与传统的过冷生长技术相比，回熔工艺对衬底质量的要求不严格，且能形成有利于光生少子被收集的带隙结构。在工艺优化的情况下，获得大阳电池的全面积转换效率在ＡＭ０，１ｓｕｎ的测试条件下为１８．７８％（０．７２ｃｍ２），在ＡＭ１．５，１ｓｕｎ下为２３．１７％。     

纳米结构太阳电池的研究与展望

纳米结构太阳电池在未来第三代太阳电池中具有潜在应用价值。首先,介绍了各种纳米结构光伏材料的优异物理特性。然后,着重评述了不同纳米结构太阳电池近年的研究进展。这些太阳电池包括具有带隙可调谐特性的量子阱太阳电池、具有良好光吸收特性的纳米薄膜太阳电池、具有低反射率特性的纳米线太阳电池和基于多基子产生效应的量子点太阳电池。最后,提出了发展纳米结构太阳电池的若干技术对策,包括合理选择适宜纳米结构的材料、制备高质量的纳米光伏材料、优化设计太阳电池的组态结构以及揭示与阐明太阳电池中光生载流子的输运机制。     

太阳电池的效率分析

随着太阳能利用的日益广泛，光电转换将越来越受到人们的关注。光电转换效率就是其中的一个热门话题。众所周知，不是任何一种半导体材料都可做出高效率的太阳电池，不同的材料，能带结构一般不相同，因此对太阳光谱的吸收也不相同。文章着重讨论能带结构对光生载流子跃迁的影响、能带结构与光生载流子寿命和迁移率的关系、缺陷对能带结构的影响，并提出提高太阳电池效率的对策。     

EBG 结构中引入单元尺寸渐变对带隙展宽的作用

针对EBG 结构带隙带宽较窄这一问题,提出一种新的实现方法——单元尺寸线性渐变方法,在不增大结构尺寸的条件下实现了更宽的带隙。文中以微带EBG 和Mushroom-like EBG 两种结构为例进行分析计算,仿真结果表明单元尺寸渐变可以使这两种EBG 结构的带隙带宽增加30%~40%,为拓展EBG 结构的带隙带宽提供了一种新的途径。     

f_（max）─载流子迁移率关系在高频HBT设计中的意义

在导出ＨＢＴ的最高振荡频率与载流子迁移率关系的基础上［１］,指出了多子在影响频率性能方面与少子同样重要,呈现的几何平均关系清楚地揭示出晶体管的“双极”工作原理。在比较Ｎｐｎ和ＰｎｐＨＢＴ的频率性能中给出了目前少子迁移率的选择方法。为了提高计算的正确性,提出应进行深入的少子迁移率测量研究,以能为计算提供系统的、可靠的实验数据。初步估算得出ＰｕｐＨＢＴ的ｆ（ｍａｘ）稍高于或等于Ｎｐｎ的ｆ（ｍａｘ）,最后,根据最高振荡频率与载流子迁移率的关系,对高频ＨＢＴ的最佳设计进行了比较系统的分析。     

P型硅衬底异质结太阳电池的优化设计

采用Afors-het软件模拟分析了结构为TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(p+)/Ag的p型硅衬底异质结太阳电池的性能,研究了各层厚度、带隙、掺杂浓度以及界面态密度等结构参数和物理参数对电池性能的影响。通过模拟优化,结合理论分析和实际工艺,得到合适的各结构参数取值。采用厚度薄且掺杂高的窗口层,嵌入本征层以钝化异质结界面缺陷,合理利用背场对于少子的背反作用,获得了较佳的太阳电池综合性能:开路电压Voc为678.9mV、短路电流密度Jsc为38.33mA/cm2、填充因子FF为84.05%、转换效率η为21.87%。     

中间带太阳电池进展

中间带太阳电池是第三代光伏发电研究中很热门的研究领域之一。论述了中间带太阳电池的原理,以及实现中间带材料的三种方法,即量子点中间带电池、杂质带电池、高失配合金。量子点中间带太阳电池的红外吸收测量证实中间带太阳电池的基本原理是正确的。介绍了为提高短路电流,采用应力补偿技术,增加量子点层数,增大量子点的吸收系数。目前量子点中间带太阳电池的效率达到18%。阐述了杂质带的机理,研究表明,当Si中掺Ti浓度超过Mott相变浓度时,杂质抑制非辐射复合,有效载流子寿命增加。高失配合金具有不寻常的能带结构,AlGaN材料的带隙接近中间带的理想值,很可能成为下一个研究的热点。     

有机太阳电池结构设计研究进展北大核心

基于有机太阳电池结构的发展,首先对四种典型有机太阳电池器件结构和工作原理进行介绍和分析,即单层肖特基型太阳电池、双层异质结太阳电池、本体异质结太阳电池和叠层太阳电池。太阳电池的微电子和光子结构可以通过太阳电池模拟软件和计算机编程等数值模拟方法得到有效分析,详细阐述了国内外研究机构对有机太阳电池的模拟仿真结果。在此基础上,重点分析了数值模拟仿真中载流子迁移率、活性层厚度、带尾宽度和温度等参数对有机太阳电池性能特性的影响。最后,为获得性能最佳的有机太阳电池,提出器件结构优化方案并展望了有机太阳电池器件模拟研究的未来发展方向。     

电压可切换和可调、对环境不灵敏的多色超晶格红外光电探测器

光子探测器有本征、非本征、内部光发射和次带间光电探测器多种类型。非本征光电探测器需要被致冷到较低的温度(<40K)。内部光发射光电探测器的主要缺点是量子效率低,因为载流子是通过自由载流子吸收激活的。本征光电探测器是利用带隙吸收的光子探测器,其材料的选择仅限于在远红外谱区具有带隙吸收的那些半导体。其中,HgCdTe是最重要的一种半导体材料。然而,大面积低带隙材料膜的生长依然比较困难。因此,生长和加工工艺比较成熟的基于宽带隙的次带间光电探测器,更适合于制备大规格的光电探测器列阵。本发明提供一种用超晶格和阻挡势垒层制作的电压可切换和可调的红外光电探测器结构。这种双超晶格结构的光电响应对工作温度变化是不灵敏的。通过使用     

多晶硅发射区中的少数载流子注入理论

本文提出了一种新的多晶硅发射区少数载流子注入理论.考虑了晶粒间界厚度和其中的少数载流子复合,假设晶粒间界和晶粒具有不同的少数载流子迁移率和寿命.引入少数载流子迁移率和寿命随多晶硅厚度变化的函数,通过求解与单晶硅少数载流子注入形式上完全相同的连续性方程,不仅得到了前人关于晶粒间界对少数载流子具有阻碍和复合双重作用的结论,而且成功地区分了不同晶粒间界对降低注入饱和少数载流子电流贡献的大小.其中,第一个晶粒间界能够最有效地减少注入饱和少数载流子电流.与此同时,本文还得到了能够降低注入饱和少子电流百分之十以上的有效晶粒间界个数与晶粒/晶粒间界界面态密度和晶粒大小之间的关系.     

有机太阳电池活性层薄膜的光电性能研究

采用旋转涂覆方法制备了常用于有机太阳电池活性层的MEH-PPV聚合物薄膜及其单层夹心结构器件,通过透射光谱测量研究了薄膜的折射率、消光系数、介电常数、光导率和禁带宽度等光学常数,结果表明该薄膜具有直接带隙半导体的光学性质,其直接禁带宽度为2.17 eV.另外,通过分析器件的电流一电压特性研究了薄膜的电导率和载流子迁移率等电学性质.这些实验结果对于有机太阳电池的结构设计及其优化具有一定的参考价值.     

电子设计工程师认证综合知识辅导讲座(7) 第四讲 半导体器件(上)

<正> 一、半导体二极管 (一)问答题 1、何谓半导体?常用的半导体材料有哪些?它们有何特点? 2、何谓本征半导体?它有什么特色? 3、何谓N型半导体?N型半导体中的多数载流子(多子)是什么?少数载流子(少子)是什么? 4、何谓P型半导体?P型半导体中的多数载流子(多子)是什么?少数载流子(少子)是什么? 5、N型或P型半导体中的多数载流子与少数载流子的数量与什么因素有关? 6、何谓PN结?它有何特性? 7、何谓载流子的扩散?何谓载流子的漂移? 8、何谓半导体二极管?共阴极、阳极     

哪种结构优越? Npn还是Pnp?

在分析影响f_(max)的因素后,导出了f_(max)与载流子迁移率的关系式,指出f_(max)不仅与少子迁移率有关,也与多子迁移率相关,是一种综合效应。并推断在材料和器件结构参数相同情况下,Pnp晶体管的f_(max)与Npn晶体管的f_(max)基本相等或稍高。