刘春梅
,
吴元庆
,
张金晶
,
张宇峰
,
陆晓东
,
周涛
人工晶体学报
目前关于提高红外热探测器吸收效率的研究，主要是上表面金属光栅结构的研究，该结构存在入射光被表面金属反射的问题。本研究提出了一种内部等离子体谐振吸收的红外探测器结构。分析了光栅及探测器结构参数对红外光学吸收的影响，采用COMSOL软件仿真，研究了介质-金属-介质-金属结构红外探测器的吸收效率，并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波长的吸收率达到99.9%以上，在整个波长范围内平均吸收效率达37.4%。
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
吴元庆
,
赵洋
,
王泽来
,
周涛
,
边玉强
,
陆晓东
,
张鹏
人工晶体学报
针对定向凝固多晶硅铸锭炉内温场的分布特点,利用COMSOL 5.0模拟软件优化设计了定向凝固多晶硅铸锭炉内部坩埚形状,并对优化后铸锭炉内的温场分布进行了详细分析.结果表明:将坩埚底面由平底结构改进为凸底结构,可优化铸锭坩埚内的温场分布,使长晶界面的等温线趋于水平分布,进而可有效解决中心区域结晶过早、边角区域结晶过慢和边角区热诱导缺陷、杂质密度大等铸锭过程中存在的基本问题.
关键词:
多晶硅
,
坩埚形状
,
温场
,
数字模拟
,
等温线
陆晓东
,
赵洋
,
王泽来
,
张鹏
,
吴元庆
,
张宇峰
,
周涛
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.14.031
利用频域有限差分法计算获得的金属背反镜吸收损耗谱及其光电流密度谱,分析了c-Si、a-Si和GaAs三种材料电池的银背反镜的吸收损耗情况.分析过程中,电池结构采用两种形式,即平板型和织构型,且两种形式的电池结构具有相同的有源层厚度、减反膜结构、缓冲层结构、银背反镜厚度.分析表明:直接带隙a-Si和GaAs材料的银背反镜损耗小于间接带隙c-Si材料;平板型电池银背反镜的TE模损耗随入射角增加而减小,TM模损耗随入射角增加而增加;织构型电池银背反镜吸收谱的吸收峰较平板型电池多,相应的银背反镜的损耗也较平板型电池大;TM模激励的等离子体振荡吸收效应在织构型电池中表现明显.
关键词:
金属背反镜
,
吸收损耗
,
平板型电池
,
织构型电池
张明
,
吴元庆
,
刘春梅
,
李媛
,
陆晓东
,
周涛
,
韩贺成
人工晶体学报
为了确保晶硅太阳能电池在拥有较高光电转换效率的同时降低投入成本,本文研究了45wt%的低固相含量状态下不同粒径及振实密度的片状银粉对背面银浆性能的影响.将球形银粉经过不同时间的球磨得到不同粒径的片状银粉.用这四种银粉制成背面银浆并经过印刷烧结形成背电极,研究了粒径、振实密度对背电极烧结膜形态及电性能的影响.结果证明平均粒径为2.5 μm的片状银粉具有最高的振实密度,由其制备背电极的烧结膜最为致密,焊接强度达到8.5 N,硅太阳能电池的光电转换效率达到18.09%,可以满足目前背面银浆的商业使用需要.
关键词:
片状银粉
,
背面银浆
,
低固相含量
,
光电转换效率
周涛
,
刘聪
,
陆晓东
,
吴元庆
,
夏婷婷
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.06.007
首先利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对P型单晶硅太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响.然后以获得最优的发射区结构参数为目标,对热扩散工艺和离子注入工艺进行了仿真研究.仿真结果表明,发射区表面浓度和结深的变化对单晶硅太阳电池输出特性产生显著影响.当发射区表面浓度为5×1020 cm-3,结深为0.1μm时,太阳电池转换效率最高,可达20.39%.若采用热扩散工艺制备发射区,扩散温度范围为825~850℃,扩散时间范围为10~20 min;若采用离子注入工艺制备发射区,当注入剂量为1×1017 cm-2,注入能量为5 keV时,退火温度范围为850~875℃,退火时间范围为5~15 min.
关键词:
单晶硅
,
太阳电池
,
发射区
,
表面浓度
,
结深
,
扩散
,
离子注入
,
转换效率
周涛
,
吴志颖
,
吴元庆
,
路春希
硅酸盐通报
利用Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件,全面系统地分析了光照区域结构参数对硅NPN型红外光电晶体管光电转换特性的影响.仿真结果表明:厚度为240 nm/130 nm的SiO2/Si3 N4双层减反射膜在特征波长(λ =0.88μm)处具有最优的光吸收效果和峰值光响应度(RM);为满足器件对红外波段的有效吸收和响应,外延层厚度应选择为55 ～ 60 μm;提高外延层电阻率虽可增大集-射击穿电压(BVCEO),但较高的外延层电阻率同时会降低红外波段光谱响应度;为了获得较高的红外光谱响应度,同时抑制可见光波段的响应,光照区域基区表面浓度应选择为5×1019 cm-3,结深应选择为2.5μm.
关键词:
光电晶体管
,
减反射膜
,
电阻率
,
少子寿命
,
掺杂浓度
,
光谱响应度
周涛
,
陆晓东
,
吴元庆
,
李媛
硅酸盐通报
利用TCAD半导体器件仿真软件对N型插指背接触(Interdigitated Back Contact,IBC)单晶硅太阳电池发射区半宽度进行研究,全面系统地分析了在不同背表面复合速率的情况下,发射区半宽度对IBC太阳电池短路电流密度(JsC)、开路电压(VOC)、填充因子(FF)及转换效率(Eff)的影响.结果表明:随着背表面复合速率的增大,对于不同发射区半宽度的情况,IBC太阳电池JSC、VOC、FF及Eff均显著降低.当背表面复合速率一定时,发射区半宽度越大,JSC、VOC越高,而FF越低.随着发射区半宽度的增大,IBC太阳电池Eff呈现先增大后减小的变化特点.当背表面复合速率较小(50～500 cm/s)时,最优的发射区半宽度为800 μm.当背表面复合速率较高(≥5000 cm/s)时,最优的发射区半宽度为1200 μm.
关键词:
背接触
,
太阳电池
,
发射区
,
半宽度
,
表面复合速度
吴元庆
,
张金晶
,
刘春梅
,
陆晓东
,
周涛
硅酸盐通报
红外非制冷热探测器的制备,通常在CMOS读出电路上制作悬空结构来实现.传感器将吸收的热量转化为电信号由检测电路检出,但该结构吸收效率偏低.本研究提出了一种基于光栅陷光结构激发表面等离子体谐振吸收的红外探测器结构.基于电磁场理论分析了结构参数对红外光学吸收的影响,利用数值模拟的方法,研究了金属-介质-金属三明治结构红外探测器的吸收效率,并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波段的吸收率达到95％以上,在整个波长范围内平均吸收效率达32.6％.
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
吴元庆
,
张金晶
,
刘春梅
,
陆晓东
,
周涛
人工晶体学报
红外热探测器利用敏感材料的电学特性,将吸收的热量转化为电信号由检测电路检出,但其吸收效率并不理想.利用底表面光栅结构的大反射率特性,促进红外探测器结构的二次吸收,可有效提高探测器的吸收效率.基于电磁场理论,分析了结构参数对红外光学吸收的影响,利用数值模拟的方法,并通过结构参数的优化使吸收结构在整个波长范围内平均吸收效率提高了近一倍.
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
周涛
,
陆晓东
,
吴元庆
人工晶体学报
利用TCAD半导体器件仿真软件详细地分析了在不同上表面非金属接触区域复合速率(FSRV)、光强(Pin)及光照基区横向宽度(SBL)的情况下,硅NPN红外光电晶体管输出光电流(IL)及输出光电流线性度的变化特点和规律.仿真结果表明:当SBL一定时,随着FSRV的增大,在不同P.的情况下,光电晶体管的IL均减小.当FSRV较小(50～5000 cm/s)时,不同Pin情况下光电晶体管的IL差别较小.当FSRV较大(＞5000 cm/s)时,随着FSRV的增大,不同Pin情况下光电晶体管的IL显著降低.当FSRV—定时,随着SBL的增大,不同Pin情况下光电晶体管的IL均有不同程度的增大.随着SBL和Pin的进一步增大,不同FSRV情况下的IL均逐渐趋于饱和状态.当SBL一定时,FSRV越小,IL进入饱和状态所对应的临界Pin越小.当FSRV—定时,SBL越大,IL进入饱和状态所对应的临界Pin越小.
关键词:
光电晶体管
,
光照基区
,
光电流
,
输出特性
,
线性度
,
优化
