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1、第33卷第3期真空科学与技术学报2013年3月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY271II-VI族材料在叠层太阳能电池中的应用*杨秋刘超崔利杰曾一平(中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室北京100083)ApplicationsofII-VICompoundMaterialsinTandemSolarCell*YangQiumin,LiuChao,CuiLijie,ZengYiping(KeyLaboratoryofSemiconductorMat
2、erialsScience,ChineseAcademyofSciences,Beijing100083,China)AbstractThelatestprogressinfabricationoftandemsolarcellswiththeadvancedmaterials,theII-VIcompoundmaterials,includingZnSe,CdSe,ZnTe,andCdTe,wastentativelyreviewedinathoughtprovokingway.Theirtechnolo
3、gicalattractionsincludethewideband-gapandlittleimpactofthedislocationsontheminoritycarrierlifetime.TheII-VIcom-poundmaterialscanbecombinedwiththeconventionalsolarcellandmaterials,includingCu-In-Ga-Sesolarcells,III-Vmaterials,andSiwafers;anddifferentII-VIma
4、terialscanbeintegratedtofabricatetandemsolarcells.Therecentdeve-lopmentinthetheoreticalandexperimentalstudies,suchasfabricationoftheII-VImaterialtopcell,dopinglimitationsinII-VIunipolarsemiconductorsanditspossiblesolutions,etc,werealsobrieflydiscussed.Keyw
5、ordsII-VIcompounds,Tandemsolarcells,Unipolarsemiconductor,Doping摘要II-VI族材料ZnSe、CdSe、ZnTe、CdTe等具有禁带宽度大,少子寿命对位错不敏感等优点,可以作为一种新的材料体系应用于叠层太阳能电池中。此类材料既能够与铜铟镓硒电池、III-V族材料、单晶Si等相结合,也可将不同的II-VI族材料相结合制备多结电池。本文介绍了上述几种思路的理论及实验研究现状,以及II-VI族材料顶电池的研究进展;同时分析了阻碍II-VI族半导体材料
6、应用的单极性掺杂问题,介绍了提高掺杂水平可能的途径。关键词II-VI族化合物叠层太阳能电池单极性半导体掺杂中图分类号:TM91414文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1672-7126.2013.03.16太阳能的特点是能量总量大,辐射面积大,能量通过生长组分渐变缓冲层解决外延材料间的晶格失6-2分布宽,而能量密度小,收集利用比较困难。传统单配。已制备出位错密度小于10cm、效率41.1%[1]结太阳能电池主要有两部分效率损失:一是小于禁(AM115,454suns)的三结电池。而自顶部开
7、始外带宽度(Eg)的光子不被吸收,二是被激发的高能电延的倒生长方式能保证对效率贡献最大的顶电池中4-2子和空穴在与晶格碰撞迁移至带边的过程中,大于位错密度最低,可小于5@10cm,整个三结电池[2]Eg的能量转化为热能。叠层太阳能电池由一系列的效率为4018%(AM115,326suns)。Eg不同的子电池组成,高能光子被顶层Eg较大的但常用的GaAs基、InP基III-V族材料中缺少子电池收集,低能光子被底层Eg较小的子电池收Eg大于210eV的顶电池用材料,以及Eg在110~[3]集,从而能更有效地利用
8、不同波长光子的能量。113eV之间且与GaAs晶格匹配的高质量材料。当前研究最深入、应用最广泛的叠层电池主要含Al的III-V族材料虽然Eg较大,但对水和氧敏[4]由GaAs为代表的III-V族材料制备,在高倍聚光条感;InGaN的Eg可在017~312eV内调节,但较高件下使用。设计时优先考虑子电池间的电流匹配,[5]的In组分容易使InN相分离。因此III-V族叠层收稿日期:2012-04-20基金项目:国家
