GaAs nanopillar-array solar cells employing in situ surface passivation.
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DOI：
10.1038/ncomms2509
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发表时间：
2013
影响因子：
16.6
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中科院分区：
文献类型：
--
作者：
III-V直接带隙半导体纳米柱阵列因其固有的高光学吸收系数和最小化的光捕获反射、径向有效的电荷收集以及在低成本平台上合成它们的能力而代表了有前途的光伏候选者。然而，增加的表面积会导致表面状态降低功率转换效率。在此，我们首次展示了采用外延钝化技术的 GaAs 纳米柱阵列光伏发电，空气质量 1.5 的总体功率转换效率为 6.63%。高带隙外延 InGaP 壳原位生长并覆盖径向 p-n 结，以减轻表面态效应。在光照下，光伏器件表现出 0.44 V 的开路电压、24.3mA cm−2 的短路电流密度和 62% 的填充因子，在感兴趣的光谱范围内具有 >70% 的高外部量子效率。一种新型钛/氧化铟锡退火合金被用作透明欧姆阳极。 III-V族半导体纳米柱阵列由于其良好的光学特性而成为有前途的光伏材料，但它们的功率转换效率较低。马里亚尼等人。制造 GaAs 纳米柱太阳能电池，由于表面钝化，效率达到 6.63%。
Arrays of III–V direct-bandgap semiconductor nanopillars represent promising photovoltaic candidates due to their inherent high optical absorption coefficients and minimized reflection arising from light trapping, efficient charge collection in the radial direction and the ability to synthesize them on low-cost platforms. However, the increased surface area results in surface states that hamper the power conversion efficiency. Here, we report the first demonstration of GaAs nanopillar-array photovoltaics employing epitaxial passivation with air mass 1.5 global power conversion efficiencies of 6.63%. High-bandgap epitaxial InGaP shells are grown in situ and cap the radial p–n junctions to alleviate surface-state effects. Under light, the photovoltaic devices exhibit open-circuit voltages of 0.44 V, short-circuit current densities of 24.3 mA cm−2 and fill factors of 62% with high external quantum efficiencies >70% across the spectral regime of interest. A novel titanium/indium tin oxide annealed alloy is exploited as transparent ohmic anode. Arrays of III–V semiconductor nanopillars are promising photovoltaic materials due to their favourable optical properties, however, they show low power conversion efficiencies. Mariani et al. fabricate a GaAs nanopillar solar cell achieving an efficiency of 6.63% owing to surface passivation.
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