高效GaInP/GaAs/InGaAs/Ge多结太阳能电池生长和键合制备关键技术研究
结题报告
批准号:
61376081
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
边历峰
学科分类:
F0404.半导体电子器件与集成
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
任雪勇、王瑗、曾琪、任昕、孙雪梅、陈俊霞
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中文摘要
根据 Shockley-Quisser模型,带隙能量为1.9/1.4/1.0/0.67 eV的多结太阳电池可以满足对太阳光谱高效吸收,实现太阳能电池的高电压、低电流输出,同时该结构可以有效降低高倍聚光太阳电池中的电阻热损失,从而降低高倍聚光电池的使用成本。但目前通过生长直接得到满足此带隙组合的高质量多结太阳能电池仍存在很多问题。该项目针对其材料生长和器件制备的两个关键点,通过分渐变以及应变超晶格作为缓冲结构在GaAs衬底上实现高质量的GaInP/GaAs/InGaAs三结太阳能电池,并利用晶片键合技术工艺,探索解决关键制备问题,实现此三结电池与Ge电池的单片集成,得到带隙能量为1.9/1.4/1.0/0.67 eV的多结太阳电池,该电池在理论上可以获得超过 45%的转换效率。通过该项目实施所获得的技术突破将有助于推动高效太阳能电池的进一步发展。
英文摘要
According to Shockley-Quisser theory, multi-Junction GaInP/GaAs/InGaAs/Ge solar cell with bandgap energy of 1.9/1.4/1.0/0.67 eV is a best choice for full-spectrum absorption of solar energy, which could get the output of high voltage and low current, and reduce the resistive heat loss in the high power concentrator solar cells. In order to overcome the difficulties of high quality materials growth in this system, we explore a new method to get multi-junction solar cells by bonding based on the GaInP/GaAs/InGaAs grown by all solid-state molecular-beam-epitaxy (MBE) technique. The aim of this project is to explore the high quality material growth technology with components gradient technology and strain superlattices as the buffer layer on GaAs based GaInP/GaAs/InGaAs triple junction. By exploring the high-quality wafer bonding technology, the monolithic integration of three-junction cells with Ge will be achieved. In theory this multi-junction structure could access the conversion efficiency of more than 45%. The result of this investigation will certainly provide a viable solution to the development of multi-junction solar cells.
本项目针对能源问题,希望通过器件研究,获得高电压,低电流输出,推动高倍聚光太阳电池中的进一步应用。主要通过晶片键合的工艺,在基于倒置结构生长的三结电池的基础上,制备GaInP/GaAs/In0.27Ga0.73As/Ge四结单片高效太阳电池。通过本项目的研究,掌握倒置结构的三结GaInP/GaAs/In0.27Ga0.73As结构中失配失配位错的控制,研究组分渐变以及应变超晶格不同缓冲结构对材料性能的影响,获得器件级的材料质量。利用晶片键合的方法,实现此三结电池与通过MOCVD设备生长扩散的Ge电池的四结单片集成,基于项目的研究目标,本项目在Ge基电池的MOCVD材料生长和光电性能表征、倒置三结太阳电池材料生长和器件制备以及基于键合的四结太阳电池制备三个方面开展了具体的研究,实现了项目立项时的研究目标,为下一步的工作奠定了良好的基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Room-temperature wafer bonded InGaP/GaAs//InGaAsP/InGaAs four-junction solar cell grown by all-solid state molecular beam epitaxy
全固态分子束外延生长的室温晶圆键合InGaP/GaAs//InGaAsP/InGaAs四结太阳能电池
DOI:10.7567/apex.9.016501
发表时间:2016
期刊:Applied Physics Express
影响因子:2.3
作者:Pan Dai;Shulong Lu;Shiro Uchida;Lian Ji;Yuanyuan Wu;Ming Tan;Lifeng Bian;Hui Yang
通讯作者:Hui Yang
Carrier recombination dynamics of MBE grown InGaAsP layers with 1 eV bandgap for quadruple-junction solar cells
用于四结太阳能电池的具有 1 eV 带隙的 MBE 生长的 InGaAsP 层的载流子复合动力学
DOI:10.1016/j.solmat.2014.03.051
发表时间:2014
期刊:Solar Energy Materials and Solar Cells
影响因子:6.9
作者:Ji Lian;Lu Shulong;Wu Yuanyuan;Dai Pai;Bian Lifeng;Arimochi Masayuki;Watanabe Tomomasa;Asaka Naohiro;Uemura Mitsunori;Tackeuchi Atsushi;Uchida Shiro;Yang Hui
通讯作者:Yang Hui
Study on photoluminescence properties of 1.05 eV InGaAsP layers grown by molecular beam epitaxy
分子束外延生长1.05 eV InGaAsP层的光致发光特性研究
DOI:10.7498/aps.64.177802
发表时间:2015
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:Yang Wen-Xian;Ji Lian;Dai Pan;Tan Ming;Wu Yuan-Yuan;Lu Jian-Ya;Li Bao-Ji;Gu Jun;Lu Shu-Long;Ma Zhong-Quan
通讯作者:Ma Zhong-Quan
The striking influence of rapid thermal annealing on InGaAsP grown by MBE: material and photovoltaic device
快速热退火对 MBE 生长的 InGaAsP 的显着影响:材料和光伏器件
DOI:10.1016/j.jcrysgro.2016.11.003
发表时间:2017-01-15
期刊:JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH
影响因子:1.8
作者:Ji, Lian;Tan, Ming;Yang, Hui
通讯作者:Yang, Hui
DOI:--
发表时间:2015
期刊:中国科学:物理学 力学 天文学
影响因子:--
作者:陈俊霞;江德生;何巍;贾少鹏;边历峰;陆书龙
通讯作者:陆书龙
基于自支撑衬底的GaN基共振隧穿二极管结构设计和MBE生长研究
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