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砷化镓基光伏电池表面缺陷研究
摘要
砷化镓基光伏电池正逐渐成为一种重要的太阳能转换技术,在科学和工业界都受到了广泛的关注。然而,光伏电池的表面缺陷问题一直是制约其效率提高的主要因素之一。本文综述了现有的砷化镓基光伏电池表面缺陷研究发现,在电池制备过程中合适的工艺和材料可以有效地降低光伏电池表面缺陷的产生。表面缺陷对砷化镓基光伏电池器件性能的影响被认为是由表面复合和反射损失引起的。因此,提高器件零界角度,降低表面复合和提高光吸收率是提高砷化镓基光伏电池性能的关键。
关键词:砷化镓;光伏电池;表面缺陷;光吸收率;表面复合
Introduction
砷化镓基光伏电池,是一种半导体材料为砷化镓,并通过布拉格反射的光子能够被吸收的太阳能转换器件。在过去几年中,砷化镓基光伏电池已成为太阳能转换技术中的热门发展领域之一,其高效率、长寿命、低热损失等优点已被广泛认可。近年来,砷化镓基光伏电池制备技术以及其性能的改进成为研究的热点领域之一。光伏电池的表面缺陷问题一直是制约其效率提高的主要因素之一。
砷化镓基光伏电池表面缺陷的来源
在砷化镓基光伏电池制备技术中,表面缺陷的产生常常与制备过程中的一些问题有关,例如,过高的气相砷流、制备过程中的杂质等。表面缺陷主要反映奈米结构中的晶格缺陷和化学缺陷,会导致砷化镓基光伏电池光电性能的降低。
研究人员通过各种方法对砷化镓基光伏电池表面缺陷进行了研究。例如,通过显微镜和扫描电镜(SEM)对砷化镓基光伏电池表面进行表征,或通过光反射、光谱分析等特性测试进行分析。
砷化镓基光伏电池表面缺陷对器件性能的影响
表面缺陷对砷化镓基光伏电池器件性能的影响主要是由表面复合和反射损失引起的。表面复合指的是在器件表面捕获到的光生载流子与表面缺陷相遇,发生表面复合反应,导致光生载流子的流失。反射损失指的是光线从器件表面反射回来,在反射中导致一部分光子的损失。
如何降低表面缺陷
砷化镓基光伏电池中的表面缺陷的形成可以通过选择合适的制备材料及制备工艺来降低。在气相外延法(MOVPE)中,适当控制砷原子的流量和试片表面温度可以减少表面缺陷的产生。同时,发现通过氮流量等的优化也可对表面缺陷进行有效抑制。另外,使用表面涂层、氧化AlAs窗口层等方法,均能有效提高砷化镓基光伏电池性能。
总结
砷化镓基光伏电池作为一种重要的太阳能转换器件,其表面缺陷问题一直是制约其效率提高的主要因素之一。通过研究砷化镓基光伏电池表面缺陷的来源、对器件性能的影响以及降低表面缺陷的方法,可以有效提高光伏电池的性能和效率。
参考文献
[1]张开宁,王宏建,高贞岭.砷化镓基太阳能电池制备技术的研究现状[J].见:2018年第十一届全国太阳能光伏批发及工程应用技术研讨会.2018.
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[3]DennyC,BaierN,GreinerD.Factorslimitingopen-circuitvoltageinGaAssolarcellsandtheirdependenceoncrystallinedirection[J].SolarEnergyMaterials&SolarCells,2018,185:98-105.
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