pin结构ingan太阳电池材料和器件的研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文p-i-n结构InGaN太阳电池材料与器件研究作者：侯耀伟导师：张进成教授学科：微电子学与固体电子学中国西安2013年3月StudyonmaterialsanddevicesofInGaNsolarcellwithp-i-nstructureADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid-StateElectronicsbyHouYaoweiXi’an,P.R.ChinaMarch2013学位论

2、文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知

3、识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要I摘要InGaN太阳电池作为一种新型高效太阳电池，其吸收光谱几乎覆盖了整个太阳光谱，因此p-i-n结构InGaN太阳电池越来越受到人们的重视。然而，与传统的Si材料太阳电池相比较，外延生长的InGaN/GaN材料的质量比较

4、差，电池的光电转换效率也比较低。本论文围绕改善InGaN外延层的结晶质量和提高InGaN电池的转换效率两方面进行了一系列的研究。1、本论文利用SilvacoTCAD半导体器件仿真软件，建立了针对InGaN太阳电池的仿真模型，然后对本征p-i-n型和多量子阱(MQWs)型结构的InGaN太阳电池分别进行仿真，分析InGaN吸收层厚度和量子阱数目对电池转换效率的影响，确定太阳电池的最佳结构。2、本文还研究了温度对太阳电池的影响，测试了不同温度下太阳电池的I-V特性曲线。结果表明，随着电池工作温度的升高，开路电压逐渐降低，而短路电流逐渐增大。但开路电压降低的幅度比短路电流升

5、高的幅度要大，因此电池的转换效率逐渐降低。3、由于蓝宝石衬底和GaN材料之间存在巨大的晶格失配和热膨胀系数失配，因此在蓝宝石衬底上生长的InGaN/GaN外延层存在着很高的位错密度，影响了材料的质量，降低了电池的转换效率。为解决上述问题，本论文采用蓝宝石图形衬底，来减少外延层的位错密度，提高InGaN/GaN外延层的晶体质量，进而提高了电池的转换效率。4、ITO电流扩展层具有很好的导电性和透明性，然而太阳光在透过ITO表面会发生一部分反射和散射，为了增加ITO对可见光的透过率，本文对ITO的表面进行粗化处理，以提高光生电子空穴对的收集效率，提高对可见光的透过率，测试发

6、现电池的开路电压将得到明显的提高，而电池的短路电流基本保持不变，因此改善了电池的转换效率。关键词：InGaN太阳电池ITO表面粗化Silvaco仿真I-V特性曲线IIp-i-n结构InGaN太阳电池材料与器件研究AbstractIIIAbstractIndiumGalliumNitride(InGaN)solarcells,asonenewtypeofsolarcells,almostcoverthewholesolarspectrum.TheyhavebecomeoneofthepromisingresearchareasontheIII-groupnitrides

7、andphotovoltaicdevicesallovertheworld.Comparedwithtraditionalsilicon-basedsolarcells,thephotoelectricconversionefficiencyandmaterialqualityofInGaNsolarcellsarepoor.InordertoimprovetheperformancesofInGaNsolarcells,thispapercarriedoutaseriesofresearches.1、Inthispaper,themodelofIn