【摘要】：伴隨著傳統(tǒng)能源的日益減少和對(duì)環(huán)境所造成的污染,太陽(yáng)能逐漸成為人類社會(huì)所需要的清潔環(huán)保型能源,太陽(yáng)電池則是最直接有效的利用太陽(yáng)能的方式。其中GaAs基多結(jié)太陽(yáng)電池因其具有寬光譜吸收的特點(diǎn)而成為除Si基電池之外的薄膜太陽(yáng)電池中的佼佼者。為了進(jìn)一步提升其光電轉(zhuǎn)換效率,除了優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)外,還可以通過(guò)設(shè)計(jì)電池減反射膜而增大光的吸收。本文主要采用TFCale軟件在四結(jié)太陽(yáng)電池GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs上優(yōu)化設(shè)計(jì)了ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反膜系統(tǒng),并使用磁控濺射設(shè)備完成鍍膜。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用TFCale光學(xué)模擬軟件在波長(zhǎng)為350nm到1800nm的范圍內(nèi),對(duì)四結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池的三層減反射膜系進(jìn)行了模擬設(shè)計(jì),通過(guò)研究膜層厚度,光入射角及折射率等因素的變化對(duì)膜系減反射效果的影響,得到有效反射率最低為3.23%的ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反膜;(2)采用磁控濺射技術(shù)分別制備各層減反射膜材料,可得到性能滿足要求的材料,此時(shí)的較優(yōu)的工藝條件為:ZnS的濺射功率為70W、濺射氣壓為0.5Pa、濺射時(shí)間為20分鐘;MgF_2的濺射功率為70W、濺射氣壓為0.3Pa、濺射時(shí)間為13分鐘;nano-SiO_2的濺射功率為100W、濺射氣壓為0.8Pa、濺射時(shí)間為105分鐘;(3)在砷化鎵襯底上制備ZnS/MgF_2/nano-SiO_2三層減反射膜,在350nm到1800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi),測(cè)得其平均反射率為10.08%,理論模擬出的平均反射率為7.12%;在350nm到650nm內(nèi),測(cè)得的實(shí)際平均反射率為13.97%,而理論值為12.83%;在650nm到880nm內(nèi),實(shí)測(cè)值為9.64%,理論值為8.71%;在880nm到1240nm內(nèi),實(shí)測(cè)值為8.12%,理論值為5.66%;在1240nm到1800nm內(nèi),實(shí)測(cè)值為7.31%,理論值為4.46%。
【圖文】：

電子帶負(fù)電就會(huì)形成光生電動(dòng)勢(shì)，其在空間電荷區(qū)的運(yùn)動(dòng)便會(huì)產(chǎn)生光生電流，，完成太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換。圖1.1 太陽(yáng)電池工作原理示意圖1.2.2 GaAs 基太陽(yáng)電池工作原理隨著半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從最初的單結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池到后期的多結(jié)砷化鎵，其研制工作也在快速前進(jìn)。單結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池的只能吸收特定波段的太陽(yáng)光，但是如果采用多結(jié)疊層的電池結(jié)構(gòu)就可以擴(kuò)展太陽(yáng)電池的對(duì)光的吸收波段。多結(jié)太陽(yáng)電池就是通過(guò)將不同吸收帶隙的子電池連接起來(lái)，并依次由寬帶隙到窄帶隙，當(dāng)陽(yáng)光入射時(shí)，光子能量大的短波先被吸收，而光子能量小的將被下一部分所吸收，以此類推并逐級(jí)吸收不同波段內(nèi)的光，從而增大吸收光譜，提高了單位波長(zhǎng)區(qū)間的光電轉(zhuǎn)換效率。在目前的研究中，多結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池應(yīng)用最為廣泛

第 1 章 緒論4圖1.2 單片式四結(jié)疊層太陽(yáng)電池光譜吸收示意圖1.2.3 GaAs 基多結(jié)太陽(yáng)電池的發(fā)展從上世紀(jì)80年代以來(lái)，由于制備技術(shù)的快速發(fā)展，使得GaAs基多結(jié)太陽(yáng)電池的研究和商業(yè)化應(yīng)用成為了可能，其光電轉(zhuǎn)換效率也在近年來(lái)不斷攀升。在眾多的半導(dǎo)體材料中，GaAs基多結(jié)太陽(yáng)電池因具有較高的光吸收系數(shù)，且抗輻射能力強(qiáng)，而且它的能帶與太陽(yáng)光譜很匹配，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)工作，在航天航空領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2.3.1 GaAs 基太陽(yáng)電池的特點(diǎn)砷化鎵太陽(yáng)電池是Ш-V族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池，它相比較與硅太陽(yáng)電池具有很多優(yōu)勢(shì)：首先，它的光電轉(zhuǎn)換效率高（理論上硅太陽(yáng)電池效率為23%
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593050