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作为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池材料中新的一员,InGaN材料具有在禁带宽度0.7eV~3.4eV范围内连续可调,几乎覆盖整个太阳光谱等一系列优点,引起人们的关注。本论文旨在从理论方面对InGaN基超高效率太阳电池进行研究。本论文的工作、创新点主要包括:
1.本文应用AMPS-1D软件对叠层InGaN基太阳电池(单结、双结、三结)进行模拟,得到了叠层InGaN基太阳电池的I-V特性、能带结构、内建电场分布等重要特性。而后本文将自己的模拟结果和相关文献的结果进行了比较,分析了产生不同的原因:①本文采用的是DOS模式而不是lifetime模式,并忽略了InGaN材料中的缺陷,所以本文得到的单结太阳电池效率比第四章中的参考文献[4]的结果高一些。②本文采用的软件AMPS是基于第一性原理、太阳电池基本方程:连续性方程和Poinsson方程,它们比光照条件下理想pn结方程更为基本,所以本文可以提供比相关文献更多的关于InGaN叠层太阳电池的信息如能带结构等等。
2.本文将氢有效质量理论(HEMT)应用于InGaN基太阳电池材料(高In组分),得到了In0.65Ga0.35N太阳电池材料中的浅能级施主和受主的重要性质参数电离能;在此基础上本文得到了室温条件下In0.65Ga0.35N的浅能级施主和受主强电离时的杂质浓度范围,并估算了产生杂质能带的最低施主和受主浓度。而后本文用AMPS软件对含有浅能级施主和受主的In0.65Ga0.35N单结太阳电池进行模拟,详细讨论了浅能级施主和受主能级的复合对太阳电池效率的影响。
本论文为InGaN基超高效率太阳电池的设计和制备提供了理论上的参考和帮助。