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

第25卷第1期 太阳能学报 voj．25．№．i 2004年2月 A朋rAFNFR(；IAEH)LARISSINI(．A Fcb．2004 0104 文章编号：0254帅96(2004)0107 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|!|j650092) 摘要：介绍利用界面固定负电荷在MIP 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r利用分段数值计算，得到小同界面固定负电荷密 面空穴浓度p(0)值。文中迸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；界面罚定电荷；势垒；泊松方程 中图分类号：TK5ll+4 文献标识码：A 足，这个势垒将阻止光生电子向表丽扩散，大大地 0 引言 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rl3。利用表面 为_r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AIGaAs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MIPAlGaAs／p— 电池效率。这个研究提示我们，可能通过在表面引 A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 1感应势的物理模型 减小其高表而复合带来的影响，目前一般采用的方 案是制作薄的宽带隙AlGaAs窗【_1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。本文足 关系的描述。在我们所要研究的问题巾，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—AIGaAs层叶{I的表面感应电场 方向与(；aAs中pn结电场方向一致，应当在舢 面的方向上是均匀的。于是泊松方程可以写成如下 GaAs层表面引人固定负电荷。整个电池的能带结 的一维形式： 构示意图如图3。在这种情况下，灿Ga魅窗口层中 L。J (1) 的势垒中有空穴积累，光照下不会建立显著的光电 掣：一三P(。) L1) —矿2一磊9 压，所以直接对提高光电压的贡献可以忽略。但 式中，z——垂直