InGaN異質結太陽能電池中載流子輸運的研究.pdf

1、分類號： 密級： U D C ： 學號：405729114049南 昌 大 學 碩士 研 究 生學 位 論 文InGaN 異質結太陽能電池中載流子輸運的研究 異質結太陽能電池中載流子輸運的研究Study on carrier transport of Hetero-structure InGaN solar cell劉詩濤培養(yǎng)單位（院、系） ：材料科學與工程學院指導教師姓名、職稱：王立教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：材料科學與

2、工程論文答辯日期：2017 年 5 月 24 日答辯委員會主席：評閱人：年 月 日摘要I摘 要 摘 要隨著藍光 LED 的廣泛使用，InGaN 材料受到越來越廣泛的關注。它不僅可做為發(fā)光材料，也展現(xiàn)了非常優(yōu)異的光伏特性。由于其能帶可以從 0.65eV 到3.4eV 連續(xù)可調，幾乎覆蓋了整個可見光譜，并且還具有高吸收系數，高遷移率和高抗輻照能力，因此 InGaN 作為太陽能電池具有巨大潛力。本文對 InGaN 異質結太陽電池的載流子輸運進

3、行了較系統(tǒng)的研究。第一章主要闡述了 InGaN 材料應用于光伏領域的國內外研究進展，以及存在的主要問題和挑戰(zhàn)。還介紹了本文使用的模擬系統(tǒng)，以及異質結太陽能電池的基礎知識。第二章主要研究了不同 In 組分的 InGaN/GaN 多量子阱太陽電池響應波長遠低于吸收邊的原因。我們發(fā)現(xiàn)低能量光子激發(fā)的載流子所能達到的能級較低，需要越過很高的勢壘才能逃逸出量子阱，當激發(fā)光子能量低于一定閾值，產生的載流子只能復合而對光電流沒有貢獻。載流子逃逸的光子

4、能量閾值與壘厚有關，計算得到了不同壘厚情況下 InGaN/GaN 多量子阱太陽電池波長響應極限，為 InGaN/GaN 多量子阱太陽電池的設計提供了參考。第三章研究了 V 型坑在 InGaN 多量子阱太陽能電池中的作用。我們通過數值模擬的手段發(fā)現(xiàn)了 V 型坑能夠為載流子提供輸運的通道，從而可以提高轉換效率。除此之外，我們對不同位錯密度的 V 坑進行了討論，發(fā)現(xiàn) V 坑形成的越多對電池的提升效果越明顯。第四章研究了溫度對 InGaN 太陽

5、能電池中載流子運輸的作用，我們發(fā)現(xiàn)溫度從室溫升高到 360K，光電流的增大隨光源的注入電流的增大而增大，這意味著從量子阱逃逸的載流子總數也越多。并且通過量子點-量子阱復合模型很好地解釋了我們的實驗結果。為了得到更高的效率，我們在第五章對 InGaN p-i-n 型太陽能電池的異質結界面進行了優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)用 n-ZnO 作為電子傳輸層不僅能夠改善晶格失配帶來的極化效應，而且能夠有效減少界面勢壘，更有利于光生載流子的輸運。同時研究了將 p