A GaAs/GalnP dual junction solar cell grown by molecular beam epitaxy

We report the recent result of GaAs/GalnP dual-junction solar cells grown by all solid-state molecularbeam-epitaxy （MBE）. The device structure consists of a GaIn0.4sP homojunction grown epitaxially upon a GaAs homojunction, with an interconnected GaAs tunnel junction. A photovoltaic conversion efficiency of 27% under the AM1.5 globe light intensity is realized for a GaAs/GaInP dual-junction solar cell, while the efficiencies of 26% and 16.6% are reached for a GaAs bottom cell and a GaInP top cell, respectively. The energy loss mechanism of our GaAs/GalnP tandem dual-junction solar cells is discussed. It is demonstrated that the MBE-grown phosphide-containing Ⅲ-V compound semiconductor solar cell is very promising for achieving high energy conversion efficiency.     

GaAsSb覆盖层对InAs/GaAs量子点性能影响的模拟研究

本文采用八带k·p模型计算了覆盖有GaAsSb的InAs/GaAs量子点的载流子能量、跃迁能量和载流子概率密度。模拟结果表明,Sb组分增加主要影响了量子点的空穴能量,并最终导致量子跃迁能量下降。当Sb组分大于0.14,由I型量子点转变为II型量子点,出现载流子的空间分离,即电子被限制在量子点中而空穴被限制在覆盖层中,电子空穴空间重叠积分迅速减小,从而提高载流子寿命,这对提高量子点中间带太阳能电池的转化效率具有重要意义。     

用于中间带太阳电池的InAs/GaAs1-xSbx量子点研究

使用8带k.p理论模型对不同Sb元素组分的InAs/GaAs1-xSbx量子点进行了模拟计算.模拟结果显示InAs/GaAs1-xSbx量子点在覆盖层中的Sb元素组分增加到14％后会使其能带结构转变为II类.在这一转变过程中,载流子的波函数显示电子基态的位置基本不变,始终坐落于量子点内,而空穴基态则在Sb元素组分为10％-14％时从InAs量子点区域移动到GaAsSb覆盖层中,并最终产生电子和空穴的空间分离.研究还表明了增大量子点尺寸会削弱其子带能级间的分离趋势,进而降低量子点的带间跃迁能量.     

In0.68Ga0.32As热光伏电池的制作和特性分析

用在InP衬底上失配生长的能隙为0.6eV的In0.68Ga0.32As制成了热光伏(TPV)电池。对其光伏特性的测试分析表明,通过对As组分渐变的InAsxP1-x缓冲层厚度的优化,可以将晶格失配引起的位错完全弛豫在缓冲层内,从而大幅改善热光伏电池的性能。在AM1.5G标准光谱下,与晶格失配没有被完全弛豫的热光伏电池相比,优化措施可将开路电压从0.19V提高到0.21V,外量子效率在长波处可达到85%,转换效率也提高了30%。     

《太阳能电池基础与应用》课程教学研究

对《太阳能电池基础与应用》课程教学进行研究,提出具体的教学方案,以太阳能电池为主线将多学科知识融合,培养复合型创新人才。针对太阳能电池原理知识,提出物理描述、数学公式、数值计算三者结合的教学方法,让学生不用通过复杂的公式推导也能掌握太阳能电池器件物理,同时参与到工程设计环节,为今后从事太阳能电池工作奠定知识基础。     

基于InP衬底的晶格失配In0.68Ga0.32As的MOCVD生长及其特性研究

采用MOCVD生长技术在InP衬底上成功实现了晶格失配的3μm In0.68 Ga0.32As薄膜生长.通过As组分的改变,利用张应变和压应变交替补偿的InAsxP1-x应变缓冲层结构来释放由于晶格失配所产生的应力,在InP衬底上得到了与In0.68Ga0.32 As晶格匹配的InAsxP1-x“虚拟”衬底,通过对缓冲层厚度的优化,使应力能够在“虚拟”衬底上完全豫弛.通过原子力显微镜(AFM)、高分辨XRD、透射电镜(TEM)和光致发光(PL)等测试分析表明,这种释放应力的方法能够有效提高In0.68 Ga0.32 As外延层的晶体质量.