InGaN太陽能電池的數(shù)值分析與結構優(yōu)化.pdf

1、自從重新修訂了InN的禁帶寬度約為0.7eV，InGaN合金的帶寬與太陽光譜能夠完美匹配，可以通過改變In組分來調(diào)整InGaN材料的帶寬，以及InGaN的高吸收系數(shù)、高機械強度以及良好的導熱性等性質(zhì)，這使對 InGaN的研究成為太陽能電池中的前沿研究課題。但是目前對 InGaN太陽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。主要研究內(nèi)容包括利用AMPS軟件模擬單結太陽能電池以及增加帶寬漸變層的太陽能電池；

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

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

4、層和n層分別添加相應的帶寬漸變層，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)結中的導帶不連續(xù)性消失，電池效率從0.005%提高到15.54%。
　　3、對存在復合時的雙結太陽能電池的電流密度公式進行推導，計算AM1.5G光譜照射下各種子電池帶寬組合下的電池效率。當頂電池和底電池的帶寬組合為1.74/1.1eV時電池的效率最大，約為31.93%。
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