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1、如果要想使产生的电流最大化，那么太阳电池要能尽量捕捉太阳光谱中的光子才行，因此越小带隙的材料越能达到这目的。但是小带隙的材料却会导致比较小的光电压，而且一些具有较高能量的光子（亦即比较短的波长），它高出带隙的能量并不会转换成电能，而是以热的形式浪费掉 如果选择大带隙的材料将会导致较小的光电流。,单结太阳电池的设计,1、GaAs太阳电池的结构,在传统单结太阳电池的设计上，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的理论效率。也就是说，最佳的太阳电池材料的带隙约为1.41.5eV之间。,这些单结的太阳电池材料的理论效率都在30%以下。,由于单结太阳电池只能吸收和转换特定光谱范围
2、的太阳光，因此能量转换效率不高。 多结太阳能电池，按带隙宽度大小从上至下叠合起来，选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，就能大幅度提高电池的转换效率。,多结太阳电池的设计,1、GaAs太阳电池的结构,多结太阳能电池可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池转换效率。,多结太阳能电池，越上层的电池带隙越大。,1、GaAs太阳电池的结构,单结GaAs/Ge太阳电池,为了克服GaAs/GaAs太阳电池机械强度较差、易碎的缺点，1983年起逐步采用Ge替代GaAs制备为衬底。,1、GaAs太阳电池的结构,多结GaAs/Ge太阳电池,讨论分析,1、带隙排列？ 2、为什么制备多结？,1、Ga
3、As太阳电池的结构,多结GaAs/Ge太阳电池,多结GaAs电池，按带隙宽度大小叠合，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高光电转换。,理论计算表明：双结GaAs太阳电池的极限效率为30%，三结GaAs太阳电池的极限效率为38%，四结GaAs太阳电池的极限效率为41%。,小结,单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的理论效率。 多结太阳能电池，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。 多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越大。 多结太阳能电池中，越下层的电池带隙越小。,LPE是NELSON在1963年提出的一种外延生
4、长技术。其原理是以低熔点的金属(如Ga 、In 等)为溶剂,以待生长材料(如GaAs、Al 等) 和掺杂剂(如Zn、Te 、Sn 等)为溶质,使溶质在溶剂中呈饱和或过饱和状态,通过降温冷却使溶质从溶剂中析出,结晶在衬底上,实现晶体的外延生长。,2、GaAs太阳电池两种制造技术,LPE（liquid phase epitaxy）技术液相外延,LPE技术优缺点：,20世纪90年代初，国外已基本不再发展该技术，但欧、俄、日等地区和国家仍保留LPE 设备,用于研制小卫星电源。,MOCVD是MANASEVIT在1968年提出的一种制备化合物半导体薄层单晶的方法。 其原理是采用族、族元素的金属有机化合物G
5、a(CH3)3、Al(CH3)3、Zn(C2H5)2等和族、族元素的氢化物(PH3、AsH3、H2Se) 等作为晶体生长的源材料,以热分解的方式在衬底上进行气相沉积(气相外延) ,生长-族、-族化合物半导体及其三元、四元化合物半导体薄膜单晶。,MOCVD（metal-organic chemical vapor deposition）技术 金属有机化学气相外延,2、GaAs太阳电池两种制造技术,小结,GaAs太阳电池有两种制备技术，为LPE和MOCVD。 LPE（liquid phase epitaxy ）为液相外延法； MOCVD（metal-organic chemical vapor d
6、eposition）金属有机化学气相外延法。,3、GaAs太阳电池国内外应用,3、GaAs太阳电池国内外应用,总结,单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱（ ）的材料，才可达到（ ）的理论效率。 多结太阳能电池，（ ）选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。,最大/最小 可以/不可以,GaAs属于（ ）化合物半导体材料。,-族,最大,可以,中间,总结,多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越（ ）。 多结太阳能电池中，越下层的电池带隙越（ ）。,大/小,大,小,总结,为了克服GaAs太阳电池机械强度差、易碎的缺点，常用( )为衬底。 GaAs太阳电池有两种制造技术，( )和( )。,Ge,LPE,MOCVD,
