砷化鎵太陽(yáng)電池技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹與前景

1、碑化鐐太陽(yáng)電池技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹與前景中文名稱：盯申化稼太陽(yáng)能電池英文名稱：-gallium arsenide solar cell定義：-以不申化鐐為基體材料的太陽(yáng)能電池。gaas太陽(yáng)電池的發(fā)展已有40余年的歷史。20世紀(jì)50年代首次 發(fā)現(xiàn)gaas材料具有光伏效應(yīng)后,loferski確立了太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn) 換效率與材料禁帶寬度eg間的關(guān)系，即eg =1.4-1. 6 ev的材料光電 轉(zhuǎn)換效率高。而gaas材料的eg = 1.43 ev ,能獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。 j enn y等首次制成gaas太陽(yáng)電池，其效率為6. 5 %。60年代gobat等研制了第1個(gè)摻鋅gaas太陽(yáng)電池，但轉(zhuǎn)換效 率僅為9%

2、 10%,遠(yuǎn)低于27 %的理論值。70年代,woodal等采用l pe技術(shù)，在gaas表面生長(zhǎng)一層寬 禁帶al x gal2 x as窗口層，大大減少了表面復(fù)合，轉(zhuǎn)換效率提高至 16 %，開創(chuàng)了高效率碎化鐐太陽(yáng)電池的新紀(jì)元。20世紀(jì)80年代后，gaas太陽(yáng)電池技術(shù)經(jīng)歷了從l pe到 m0cvd，從同質(zhì)外延到異質(zhì)外延,從單結(jié)到多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)發(fā)展 階段,其發(fā)展速度日益加快，效率也不斷提高，最高效率已達(dá)到29 %o與 硅太陽(yáng)電池相比,gaas太陽(yáng)電池具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率、更強(qiáng)的抗 輻照能力和更好的耐高溫性能，是公認(rèn)的新一代高性能長(zhǎng)壽命空間主 電源。從80年代至今，gaas太陽(yáng)電池在空間主電源領(lǐng)

3、域的應(yīng)用比例 口益增大。一. 特點(diǎn)gaas太陽(yáng)電池是一種1112 v族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池，與si太 陽(yáng)電池相比，其特點(diǎn)為：a) 光電轉(zhuǎn)換效率高 gaas的禁帶寬度較si為寬,gaas的光譜響應(yīng) 特性和空間太陽(yáng)光譜匹配能力亦比si好,因此，gaas太陽(yáng)電池的 光電轉(zhuǎn)換效率高。si太陽(yáng)電池理論效率為23 %，而單結(jié)和多結(jié) gaas太陽(yáng)電池的理論效率分別為27 %和50%。b) 可制成薄膜和超薄型太陽(yáng)電池 gaas為直接躍遷型材料，而si 為間接躍遷型材料。在可見光范圍內(nèi)，gaas材料的光吸收系數(shù)遠(yuǎn)高 于si材料。同樣吸收95 %的太陽(yáng)光,gaas太陽(yáng)電池只需510um 的厚度，而si太陽(yáng)電池則需

4、大于150 u mo因此,gaas太陽(yáng)電池能制 成薄膜型，質(zhì)量可大幅減小。c) 耐高溫性能好 gaas的本征載流子濃度低,gaas太陽(yáng)電池的最 大功率溫度系數(shù)(.2 x1o3°c1)比si太陽(yáng)電池(-4.4 x10-3°c -1 )小很多。200 °c時(shí),si太陽(yáng)電池已不能工作，而gaas太陽(yáng)電池的 效率仍有約10 %od) 抗輻射性能好gaas為直接禁帶材料,少數(shù)載流子壽命較短，在離 結(jié)幾個(gè)擴(kuò)散度外產(chǎn)生的損傷，對(duì)光電流和暗電流均無影響。因此，其抗 高能粒子輻照的性能優(yōu)于間接禁帶的si太陽(yáng)電池。在電子能量為1 mev，通量為1 x1015個(gè)/ cm2輻照條件下，輻照后與輻照前太陽(yáng)電 池輸出功率比，gaas單結(jié)太陽(yáng)電池0. 76 ,gaas多結(jié)太陽(yáng)電池0.81,而bsfsi太陽(yáng)電池僅為0. 70。e）可制成效率更高的多結(jié)疊層太陽(yáng)電池 mocvd技術(shù)的日益完善, 1112 v族三元、四元化合物半導(dǎo)體材料（gainp、algainp、gainas等） 生長(zhǎng)技術(shù)取得的重大進(jìn)展,為多結(jié)疊層太陽(yáng)電池研制提供了多種可供 選擇的材料。二.前景gaas太陽(yáng)電池作為新一代高性能長(zhǎng)壽命空間主電源，必將逐步取 代目前廣泛采用的si電池，在空間光伏領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。我國(guó)航 天事業(yè)的飛速發(fā)展，迫切需要高性能、長(zhǎng)壽命的空間主電源。冃前 在gaa