利用界面固定负电荷在MIP—AlxGa1-xAs中构造感应势的理论计算及其太阳电池的实验研究.pdfVIP

维普资讯 第25卷 第 l期 太 阳 台邑 学 报 V01．25．No．1 2004年 2月 A( ENERG1AESOLARISSINICA Feb ．2004 文章编号 ：0254—0096 (2004)01—0104—07 利用界面固定负电荷在 MIP—AIxGa卜xAs中 构造感应势的理论计算及其太阳电池的实验研究 袁海荣，陈庭金，涂洁磊，王履芳 (云南师范大学太阳能研究所，昆明 650092) 摘 要 ：介绍利用界面固定负电荷在 MIP—A1Ga1 As中产生 的感应势 ，并用于提高 AI1 GaxAs ／GaAs太阳电池光 电转 换效率的构想 。提出了分段计算求解泊松方程 的数值计算方法。报道 了利用分段数值计算 ，得到不 同界面 固定负电荷密 度下，在不同掺杂浓度的半导体 P—AIGa1 As 中界面附近 的价带曲线E ()，以及 E(0)值 ，空穴积累区宽度 值和表 面空穴浓度 (0)值 。文 中还报道了基于这种思想所研制太阳电池 的实验结果 。 关键词 ：A1GaAs；界面固定 电荷 ；势垒 ；泊松方程 中图分类号 ：TK5ll4 文献标识码 ：A 是 ，这个势垒将阻止光生 电子 向表面扩散 ，大大地 0 5I百 减小表面复合，从而提高 pn结对光生 电子的收集， 提高太 阳电池的光电转换效率是太阳电池研究 提高光生 电流 ；并且能够大大降低饱和暗电流。这 中始终受到关注 的问题。在硅 n ／p电池研 究中， 样 ，电池的开路 电压能得到大的提高。 人们 曾提出过 MINP结构太阳电池E13：利用表面 为了从理论上了解器件特性 ，首先应当对器件 固定正电荷在半导体表面感应产生表面势垒，其 电 的能带结构有准确把握 。在本文 中，我们将通过求 场 的作用将阻止基区的多子和 n 区的少子向表面 解泊松方程对 A1GaAs中的感应势 区的能带变化进 运动 ，从而有效降低光生载流子的表面复合以提高 行详细的理论计算研究。这对整个 MIP—A1GaAs／p— 电池效率。这个研究提示我们 ，可能通过在表面引 GaAs／n—GaAs／n 一GaAs太阳电池 的设计和优化是 入固定电荷 ，在半导体 中产生感应势垒。 必不可少 的。 在以GaAs为光伏工作层的太 阳电池中，为 了 l 感应势的物理模型 减小其高表面复合带来的影响，目前一般采用的方 案是制作薄 的宽带 隙 A1GaAs窗 口层 。为 了研究 1．1 泊松方程 IP—A1GaAs窗 口层 中引入 电子势垒对 电池特性的影 泊松方程是对给定电荷分布下，其电势分布的 响，我们开展 了一系列的理论和实验研究。本文是 关系的描述 。在我们所要研究的问题 中，认为太阳 这些研究 中的一部分。 电池的半导体一侧为半无穷厚 (电池的能带及其结 GaAs光伏工作层中pn结电场方向由衬底指向 构示于图3和图4)。固定面负电荷均匀分布在 IP— 外延表面。为了使 p-A1GaAs层 中的表面感应 电场 A1GaAs层表面 ；并且A1GaAs的电学性质在平行表 方向与 GaAs中