基于晶格大失配In0.58Ga0.42As材料的高效四结太阳电池

Ⅲ-Ⅴ族晶格失配多结太阳电池是实现高效太阳电池的主要途径之一,但面临晶格失配材料的高质量生长及其所导致的子电池光电转换效率下降的难题。重点针对晶格失配子电池结构中的(AlGa)InAs缓冲层开展台阶层厚度优化研究,设计了150、200和250 nm三组不同台阶层厚度的缓冲层结构,并完成三组样品的外延生长实验。通过材料测试和子电池电性能测试,系统分析了台阶层厚度对In_0.58Ga_0.42As材料外延生长质量和子电池电性能的影响。获得了晶格弛豫度为96.71%的In_0.58Ga_0.42As子电池材料,制备的子电池开路电压达到205.10 mV。在此基础上,结合GaInP/GaAs/In_0.3Ga_0.7As三结电池研制了晶格失配四结薄膜太阳电池,其光电转换效率达到32.41%(AM0,25℃)。     

异质结光电器件的液相外延生长

自60年代以来,在Ⅲ-Ⅴ族化合物衬底上利用液相外延(LPE)生长工艺已经研制和生产了许多半导体光电器件。采用异质结的器件在其中占有极其重要的作用。这些器件包括发光管、激光器、探测器、太阳能电池、半导体光阴极以及化合物光电集成等等。本文将就LPE生长的原理、方法、装置以及生长质量等问题进行一些简述。一、前言制作光电器件选择哪类异质结的依据:1.有源层要满足合适的带隙,以便发射和吸收合适波长的光。波长与带隙的关系为2.异质结两侧材料的晶格常数必须尽量接近,才能得到匹配完整的异质结,以减少由失配位错引起的复合中心或散射中     

硅基键合激光器的研究进展

硅基的光电子集成以及光集成将满足未来信息传输处理的要求。目前制作硅基激光器的方法主要分为两类,异质结外延生长和异质材料键合。键事方法克服了异质结外 可避免的晶格失配和材料热膨胀系数非共容性的缺点,它可以将具有直接带隙结构的半导体材料键合到硅片上,从而制作出硅基键合激光器件。特别是年来来发展起来的低落曙直接合技术,使发光器件与微电子器件的硅基混合光电集成成为可能。     

GaAs基GaInNAs太阳电池研究进展

在研究新型高效GaAs基三结和四结太阳电池过程中,研究者努力寻找一种既满足能隙约为1eV,同时又与GaAs衬底晶格匹配的半导体材料。通过调节组分,GaInNAs可同时满足上述两个特性,因此GaInNAs被认为是制备新型高效多结GaAs基太阳电池的理想材料。但实际上,制备高晶体质量GaInNAs材料十分困难,造成所制备的器件性能低下,未能达到实际要求。探讨了导致GaInNAs材料生长困难的机理,并对当前GaAs基GaInNAs太阳电池材料的研究历程和技术现状进行了概述。在此基础上,展望了GaInNAs技术的未来走向。     

Te掺杂超宽带隙隧穿结研究

研究制备得到峰值电流密度为65.3A/cm2的GaInP/AlGaAs宽带隙隧穿结和峰值电流密度为6.1A/cm2的AlGaInP/AlGaAs超宽带隙隧穿结。在隧穿结中使用二乙基碲（DETe）作为n型掺杂剂,实验中研究了材料生长温度、阀门开关处理以及DETe的流量等生长参数。采用预掺杂和升温后处理的方式来解决碲源的开关效应,而Te掺杂引入的晶格失配采用应力平衡技术来消除。另外研究了不同DETe流量下制备得到的隧穿结性能。     

基于金属背支撑刻蚀技术的柔性AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池研制

对柔性GaAs基太阳电池的制备方法进行研究,报道了一种用于制备柔性倒置生长的AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池的剥离和转移方法——金属背支撑选择性湿法刻蚀技术.在GaAs/GaInP选择性腐蚀的基础上进行了GaAs衬底层的腐蚀,研究了不同类型和体积比的溶液对GaAs/GaInP/AlInP结构腐蚀的选择特性,最终选用不同配比的H2 SO4-H2 O2系腐蚀液,获得快速、可控制、重复性好的去除衬底的两步腐蚀法.原子力显微镜测试结果表明,通过此方法能够成功地将电池外延层薄膜转移到Cu衬底上,并且在剥离和转移过程中外延层薄膜没有受到损伤.柔性AlGaInP/AlGaAs/GaAs三结太阳电池的开路电压超过3.4V.     

Ⅴ/Ⅲ族气体源流量比对AlGaInP材料MOCVD外延生长的影响

用MOCVD系统外延生长AlGaInP材料时往往要通入过量的PH3来获得足够大的Ⅴ/Ⅲ族气体源流量比,以便得到高质量的晶体结构.分别采用1 000 ml/min和400 ml/min 的PH3流量(对应的Ⅴ/Ⅲ比分别为723和289),利用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)系统生长了AlGaInP材料,并使用MOCVD在位监测(in-situ)软件、X射线双晶衍射仪以及光荧光测试系统等对样品进行了测量分析.发现Ⅴ/Ⅲ比不但会影响AlGaInP材料的生长速度,对外延材料与衬底GaAs的晶格失配度和材料的光学特性也有影响.     

Ⅲ Ⅴ族半导体外延新工艺

GaAS、Inp等Ⅲ-Ⅴ族化合物华寻体材料广泛地用于制备光电二极管、激光器、太阳电池、传感器、微波器件和集成电路等.在制备中外延工艺常常是不可少的.尤其在一些新型器件诸如HEMT器件、HBT(异质结双极晶体管)、量子阱激光器和超晶格器件的研制中更是如此.目前,除采用传统的VPE、LPE工艺进行Ⅲ-Ⅴ族半导体的薄膜生长外,更多地注意应用一些外延新工艺进行生长,以便获得新型器件研制所要求的超薄层和多层的组合材料.     

InGaN太阳电池转换效率的理论计算

根据pn结太阳电池的电流-电压方程,计算了在理想情况下,InGaN材料应用于单结、双结和三结太阳电池时,其转换效率可分别高达27.3%,36.6%和41.3%,均高于通常半导体材料太阳电池.同时,计算还得出了3种InGaN太阳电池的最佳带隙宽度及相应的In组分,为设计InGaN太阳电池提供了理论依据.     

InGaN太阳电池转换效率的理论计算

根据pn结太阳电池的电流-电压方程,计算了在理想情况下,InGaN材料应用于单结、双结和三结太阳电池时,其转换效率可分别高达27.3%,36.6%和41.3%,均高于通常半导体材料太阳电池.同时,计算还得出了3种InGaN太阳电池的最佳带隙宽度及相应的In组分,为设计InGaN太阳电池提供了理论依据.