InGaN太陽(yáng)能電池的數(shù)值分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、自從重新修訂了InN的禁帶寬度約為0.7eV，InGaN合金的帶寬與太陽(yáng)光譜能夠完美匹配，可以通過(guò)改變In組分來(lái)調(diào)整InGaN材料的帶寬，以及InGaN的高吸收系數(shù)、高機(jī)械強(qiáng)度以及良好的導(dǎo)熱性等性質(zhì)，這使對(duì) InGaN的研究成為太陽(yáng)能電池中的前沿研究課題。但是目前對(duì) InGaN太陽(yáng)能電池的研究還不是很充分。本文目的是為了 InGaN電池的制備提供理論基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容包括利用AMPS軟件模擬單結(jié)太陽(yáng)能電池以及增加帶寬漸變層的太陽(yáng)能電池；

2、利用MATLAB軟件計(jì)算出多結(jié)電池的最大效率，研究復(fù)合對(duì)電池的影響。本文的主要工作和研究成果如下：
　　1、利用AMPS軟件對(duì)摻雜濃度為1×1018cm-3、帶寬為1.32eV的同質(zhì)結(jié)InGaN電池進(jìn)行模擬，得到電池最大效率約為22.63％。p層和n層厚度均為200nm時(shí)，電池的最佳帶寬是1.4eV。對(duì)異質(zhì)結(jié) p-GaN/n-InxGa1-xN電池模擬，當(dāng)In組分 x約為0.5時(shí)，電池的效率最大，為13.89%，而且此時(shí)價(jià)帶存在明

3、顯的不連續(xù)性。
　　2、分別在帶寬為2.3eV的InGaN同質(zhì)結(jié)電池、p-GaN/n-In0.5Ga0.5N異質(zhì)結(jié)電池以及p-In0.39Ga0.61N/n-GaN異質(zhì)結(jié)中增加各種類(lèi)型的InGaN帶寬漸變層。帶寬漸變層的增加不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)光子的分段吸收，提高了 InGaN太陽(yáng)能電池的吸收效率，而且構(gòu)成了勢(shì)壘，形成了附加電場(chǎng)，提高少數(shù)載流子的收集和壽命，減少異質(zhì)結(jié)電池中的價(jià)帶和導(dǎo)帶的不連續(xù)性，從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。在同質(zhì)結(jié)電池中的p

4、層和n層分別添加相應(yīng)的帶寬漸變層，電池的效率可以從11.50%提高到14.30%。增加n型帶寬漸變層后，p-In0.39Ga0.61N/n-GaN異質(zhì)結(jié)中的導(dǎo)帶不連續(xù)性消失，電池效率從0.005%提高到15.54%。
　　3、對(duì)存在復(fù)合時(shí)的雙結(jié)太陽(yáng)能電池的電流密度公式進(jìn)行推導(dǎo)，計(jì)算AM1.5G光譜照射下各種子電池帶寬組合下的電池效率。當(dāng)頂電池和底電池的帶寬組合為1.74/1.1eV時(shí)電池的效率最大，約為31.93%。
　　4