砷化镓太阳电池技术的简单介绍与前景

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1、碑化镣太阳电池技术的简单介绍与前景中文名称：盯申化稼太阳能电池英文名称：-galliumarsenidesolarcell定义：-以不申化镣为基体材料的太阳能电池。GaAs太阳电池的发展已有40余年的历史。20世纪50年代首次发现GaAs材料具有光伏效应后,LOFERSKI确立了太阳电池光电转换效率与材料禁带宽度Eg间的关系，即Eg=1.4-1.6eV的材料光电转换效率高。而GaAs材料的Eg=1.43eV,能获得较高的转换效率。JENNY等首次制成GaAs太阳电池，其效率为6.5%。60年代GOBAT等研制了第1个掺锌GaAs

2、太阳电池，但转换效率仅为9%~10%,远低于27%的理论值。70年代,WOODAL等采用LPE技术，在GaAs表面生长一层宽禁带AlxGal2xAs窗口层，大大减少了表面复合，转换效率提高至16%，开创了高效率碎化镣太阳电池的新纪元。20世纪80年代后，GaAs太阳电池技术经历了从LPE到M0CVD，从同质外延到异质外延,从单结到多结叠层结构的几个发展阶段,其发展速度日益加快，效率也不断提高，最高效率已达到29%o与硅太阳电池相比,GaAs太阳电池具有更高的光电转换效率、更强的抗辐照能力和更好的耐高温性能，是公认的新一代高性能长

3、寿命空间主电源。从80年代至今，GaAs太阳电池在空间主电源领域的应用比例口益增大。一.特点GaAs太阳电池是一种1112V族化合物半导体太阳电池，与Si太阳电池相比，其特点为：a)光电转换效率高GaAs的禁带宽度较Si为宽,GaAs的光谱响应特性和空间太阳光谱匹配能力亦比Si好,因此，GaAs太阳电池的光电转换效率高。Si太阳电池理论效率为23%，而单结和多结GaAs太阳电池的理论效率分别为27%和50%。b)可制成薄膜和超薄型太阳电池GaAs为直接跃迁型材料，而Si为间接跃迁型材料。在可见光范围内，GaAs材料的光吸收系数远

4、高于Si材料。同样吸收95%的太阳光,GaAs太阳电池只需5〜10um的厚度，而Si太阳电池则需大于150umo因此,GaAs太阳电池能制成薄膜型，质量可大幅减小。c)耐高温性能好GaAs的本征载流子浓度低,GaAs太阳电池的最大功率温度系数(.2X1O・3°C・1)比Si太阳电池(-4.4X10-3°C-1)小很多。200°C时,Si太阳电池已不能工作，而GaAs太阳电池的效率仍有约10%od)抗辐射性能好GaAs为直接禁带材料,少数载流子寿命较短，在离结几个扩散度外产生的损伤，对光电流和暗电流均无影响。因此，其抗高能粒子辐照

5、的性能优于间接禁带的Si太阳电池。在电子能量为1MeV，通量为1X1015个/cm2辐照条件下，辐照后与辐照前太阳电池输出功率比，GaAs单结太阳电池〉0.76,GaAs多结太阳电池〉0.81,而BSFSi太阳电池仅为0.70。e）可制成效率更高的多结叠层太阳电池MOCVD技术的日益完善,1112V族三元、四元化合物半导体材料（GaInP、AlGaInP、GaInAs等）生长技术取得的重大进展,为多结叠层太阳电池研制提供了多种可供选择的材料。二.前景GaAs太阳电池作为新一代高性能长寿命空间主电源，必将逐步取代目前广泛采用的Si

6、电池，在空间光伏领域占据主导地位。我国航天事业的飞速发展，迫切需要高性能、长寿命的空间主电源。冃前在GaAs电池领域与国外先进水平差距较大，必须加快研制，重点发展三结以上的高效率GaAs多结太阳电池（非聚光、聚光和薄膜太阳电池）。01-14081054—田坤