付蕊
,
陈诺夫
,
涂洁磊
,
化麒麟
,
白一鸣
,
弭辙
,
刘虎
,
陈吉堃
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.07.020
基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的多结太阳电池由于优越的性能,在空间电源领域和地面聚光方面的应用越来越受到重视.介绍了多结太阳电池的高光电转换效率机理,并从材料选择、结构设计、优化生长工艺等方面讨论了研发Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的实现方案和最新技术进展.重点探讨了采用GaInNAs(Sb)新材料、倒置生长、半导体键合等技术方法.其中,采用半导体键合技术制备的GaInP/GaAs//GaInAsP/GaInAs四结太阳电池光电转换效率为46％,也是目前实验室最高效率.此外,分析了Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的发展方向,并对其前景进行了展望.
关键词:
Ⅲ-Ⅴ族化合物
,
高效多结太阳电池
,
半导体键合
,
晶格失配
郝瑞亭
,
申兰先
,
邓书康
,
杨培志
,
涂洁磊
,
廖华
,
徐应强
,
牛智川
功能材料
利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(Hall Effect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性能和光学质量进行了研究.发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高.引入GaSb/AlSb超晶格可有效阻断进入GaSb外延层的穿通位错,对应的PL谱强度增强,材料的光学质量变好.
关键词:
GaSb
,
GaAs
,
分子束外延(MBE)
赵沛坤
,
涂洁磊
材料导报
通过在多层量子点体系中引入应变补偿层,改变量子点系统的应力场分布,可以控制生长过程中量子点的大小均匀性和密度,最终获得高质量、高密度的多层量子点体系,应用到量子点光电器件中,可改善器件的电学和光学性能.介绍了应变补偿层在量子点体系中作用的原理,常用的应变补偿材料体系,以及目前国内外对应变补偿技术的研究状况,最后提出了现存的问题和今后的发展方向.
关键词:
InAs量子点
,
应变补偿技术
,
太阳电池
白红艳
,
涂洁磊
,
肖祥江
,
付蕊
,
赵沛坤
,
李烨
人工晶体学报
采用真空电子束蒸发法制备TiO2/SiO2双层减反射膜,实现宽波段范围内的低反射率,以满足砷化镓三结太阳电池对入射光的需求.主要研究了基片温度、电子束流和充氧量对TiO2、SiO2单层膜性能(膜层厚度、折射率)的影响.研究过程中,按照三因素两水平的正交实验进行,用分光光度计对TiO2、SiO2薄膜样品的折射率进行测试.实验结果显示,两种氧化物介质膜的折射率均随基片温度和束流的升高而增加,随氧压的升高而降低,工艺参数对TiO2膜性能影响较大.
关键词:
TiO2/SiO2
,
减反射膜
,
电子束蒸发
,
折射率
白红艳
,
肖祥江
,
涂洁磊
,
赵沛坤
,
陈创业
材料导报
利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)技术生长了双层InAs/GaAs量子点,并将GaInP作为应力补偿层引入到其中,采用原子力显微镜(AFM)对量子点的结构和生长质量进行了表征与分析.实验结果表明,应变补偿层的采用可有效改善第二层量子点质量:(1)面密度最高可达7.5×1010 cm-2,而没有应变补偿层的样品的面密度仅为5.8×1010 cm-2;(2)缺陷岛密度可从不采用应变补偿时的9.6×107 cm-2降低至2.8×107 cm-2;(3)量子点的均匀性和尺寸也明显改善.此外,不同应变补偿层厚度比较实验结果显示,厚度过高或过低的应变补偿层都不能起到很好的补偿作用,取1～3 nm之间为佳;不同GaInP补偿层组分的比较实验结果表明,Ga组分为0.566的样品补偿效果比0.606的样品更好.
关键词:
InAs量子点
,
GaInP应力补偿层
,
厚度
,
组分
肖祥江
,
涂洁磊
人工晶体学报
本文设计并制备了适用于砷化镓(GaAs)多结太阳电池的TiO2/SiO2双层减反射膜,通过实测反射谱来验证了理论设计的正确性.利用编程分析了TiO2、SiO2单层膜的厚度及其折射率对双层膜系反射率的影响.结果显示,在短波范围(300 ～600 nm),TiO2膜厚对反射率的影响要大于SiO2,而SiO2折射率对反射率的影响比TiO2大；在中波范围(600～900 nm),随着单层膜的厚度和折射率的增加,双层膜系反射率存在一个最小值,变化趋势是先降低,而随后增加.同时,计算结果得到SiO2和TiO2的最优物理膜厚分别为78.61nm和50.87nm,此时在短波段中心波长λ1=450nm处最小反射率为0.0034％,在中波段中心波长λ2=750nm处最小反射率为0.495％.采用电子束蒸发法在GaAs基底上淀积TiO2/SiO2双层膜,厚度分别为78 nm和5O nm.实测短波和中波相应的反射率极小值分别为0.37％和2.95％,与理论结果吻合较好.
关键词:
GaAs多结太阳电池
,
TiO2/SiO2双层减反射膜
,
电子束蒸发
,
折射率
涂洁磊
,
陈庭金
,
王履芳
工程热物理学报
为充分利用太阳光的短波部分,将AlxGa1-xAs设计为电池的又一个光伏工作层,并引入固定负电荷,建立界面感应势垒,形成MIp+-AlGaAs感应结,有效降低界面对光生电子的复合.以制作工艺简单的p+-AlGaAs/p-GaAs界面,将感应结与p/n-GaAs部分连接起来,构成新型高效率复合结构MIp+-Al0.3Ga0.7As/p-n-n+-GaAs太阳电池.其I-Ⅴ特性理论研究结果表明,选择合适的负电荷面密度数和Al0.3Ga0.7As层的掺杂浓度,即:建立合适高度的感应势垒,可显著降低界面复合速度近8个数量级.优化设计得到的整个电池的效率为31.5%,较传统的窗口层电池有明显提高.
关键词:
MI-AlGaAs/GaAs太阳电池
,
固定负电荷
,
感应势垒
,
Ⅰ-Ⅴ特性
付蕊
,
化麒麟
,
涂洁磊
人工晶体学报
采用电子束蒸发法在不同衬底温度下,150℃、200℃、250℃和300℃,制备了ZnS薄膜；用X射线衍射仪、原子力显微镜、膜厚仪和紫外-可见光-近红外分光光度计分别表征ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性；并分析了不同衬底温度对薄膜的结构和光学特性的影响.结果表明:在硅衬底上制备的ZnS都为多晶薄膜,具有闪锌矿β-ZnS结构；随衬底温度升高呈(111)晶面高度择优取向,平均晶粒尺寸有所增大,内应力、位错密度、折射率和吸收系数有所减小,禁带宽度随之增大；衬底温度为300℃时制备的薄膜表面均匀致密,呈现较优的结构和光学性能.
关键词:
电子束蒸发
,
ZnS薄膜
,
衬底温度
,
微结构
,
光学特性
