第4章_Ⅲ-V族化合物太阳电池.pdfVIP

4.1 前言 第4章Ⅲ-V族化合物太阳电池  在1953年半导体太阳电池被开发出来之后，早期的太 阳电池主要是用在太空卫星的能源系统上。  直到1973年国际能源危机之后，太阳电池才开始大量 被用在地表上的发电系统上，而且也促进了PV产业 的快速发展，  在1990年之前，太阳电池的材料是以硅基的单晶硅、 多晶硅及非晶硅为主。这是因为硅基材料制造与取得 比较容易，价格也较为低廉。但因为这些商业化的硅 基太阳电池一般仅能达到约13～16%的能量转换效 率，这也限制了其在太空卫星上的应用。 Ⅲ-V族或Ⅱ-Ⅵ族的化合物太阳电池。 4.2 Ⅲ-V族化合物的特性  除了硅可以用在太阳电池以外，也可使用Ⅲ-V族或  Ⅲ-V族化合物可以包括 Ⅱ-Ⅵ族的化合物太阳电池。 有磷化铝(AlP)、砷化铝  所谓的Ⅲ-V族化合物是指由周期表的Ⅲ族元素（例如 (AlAs)、锑化铝(AlSb)、 Ga、In等）与V族元素（例如P、As等）所形成的半 导体材料，例如砷化镓（GaAs）或磷化铟（InP） 氮化锗（GeN）、磷化 等， 镓（GaP）、砷化镓  使用这类Ⅲ-V族化合物太阳电池的最主要的优点是， （GaAs）、锑化镓 它可以达到超过30%以上的转换效率，特别适用在太 （GaSb）、氮化铟 空卫星的能源系统上。 （InN）、及砷化铟  这是因为Ⅲ-V族是具有直接能隙的半导体材料，仅仅 （InAs）等组合。 2um厚的材料，就可以在AM1 的辐射条件下吸光97% 左右。 Ⅲ-V族化合物的基本物理性质 Ⅲ-V族化合物的能隙宽  硅具有非直接的能隙，但几乎所以的Ⅲ-V族化合物则具有直接  Ⅲ-V族化合物的优点之一是，它的能隙宽，而且使用三元或四 的能隙，这两者的差别在于，当电子从价带激发到导带时，除 元的混合Ⅲ-V族化合物（例如InGaP、AlGaAs 、GaInNAs、 了能量的改变之外，具有非直接能隙硅还会同时发生晶体动量 GaNAs等）更能使能隙的设计的变化更大 的改变，但具有直接能隙的Ⅲ-V族化合物不会发生晶体动量的  图显示一些常见半导体材料的晶格常数与能隙，在不同材料之 改变，这使得Ⅲ-V族化合物在许多微电子的应用上比硅具有更 间的连接线，表示结合不同比例的这两种材料所形成的三元或 佳的特性。 四元化合物的能隙大小。 高能量转换效率 适合薄膜化 