氮化物半導體光伏電池的模擬和實驗研究

1、廈門大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學位論文是本人在導師指導F ，獨立完成的研冗成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當方式明確標明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學研究生學術活動規(guī)范( 試行) 》。另外，該學位論文為( 蘇群尹 ) 課題( 組)的研究成果，獲得( 漲像乎 ) 課題( 組) 經(jīng)費或實驗室的資助，在( 飭彩礎冶礦 ) 實驗室完成。( 請在以上括號內(nèi)填寫課題或課題組負責人或實驗室名稱，未有此項聲明

2、內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人( 簽名) ：吾字欲．糾2 年1 D 舄世日摘要摘要作為第三代半導體材料，I n ，G a 。一，N 合金的禁帶寬度可以在0 ．7 e V ( I n N )～3 ．4 e V ( G a N ) 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，其吸收光譜和太陽光譜有著近乎理想的匹配；它是直接禁帶材料，具有很高的吸收系數(shù)；并且它具有高硬度，耐高溫，耐輻射的優(yōu)點， 這些優(yōu)點使得I n ，G a ，一，N 合金成為制備高效率太空層疊太陽電

3、池的很有潛力的候選者。本論文在I n G a N 太陽電池的器件制作、性能測試和理論模擬等方面進行了細致深入的研究工作，具體的研究內(nèi)容如下：1 ．從實驗上制備了I n 組分為0 ．0 7 矛D O ．1 3 、兩種電極結構( 半透明擴展層和指狀電極) 的N i ／I n G a N ／G a N 肖特基勢壘太陽電池。通過X R D ，A F M ，光致發(fā)光等實驗測試手段對M O C V D 生長的I n G a N ／G a N 薄膜的

4、性質(zhì)進行表征，發(fā)現(xiàn)I n G a N ／G a N 薄膜的晶體質(zhì)量隨著I n 組分的增大發(fā)生了退化。肖特基勢壘電池的反向飽和電流也隨著I n 組分的增加而增大。2 ．實驗上深入研究了I n G a N 肖特基勢壘太陽電池的電流電壓特性和光譜響應，并輔助以模擬手段對太陽電池進行分析。半透明電極電池和指狀電極電池具有幾乎同樣的開路電壓，相對于指狀電極電池，半透明電極電池具有更高的填充因子；但是由于指狀電極電池具有更大的短路電流，指狀電極電池

5、總體上比半透明電極電池產(chǎn)生了更大的輸出功率。隨著I n 組分的增大，電池的開路電壓和填充因子急劇下降，光譜響應也隨之下降；隨著I n 組分增大而退化的薄膜晶體質(zhì)量是I n G a N 肖特基勢壘太陽電池的開路電壓和填充因子急劇下降、光譜響應降低的主要原因。3 ．對含有深能級的I n G a N 肖特基勢壘太陽電池和I n G a Np i n 同質(zhì)結太陽電池進行模擬，模擬表明深能級濃度和俘獲截面的增大引起開路電壓和填充因子的顯著降低；短

6、路電流對深能級的濃度和俘獲截面的變化并不敏感。開路電壓和填充因子的下降是效率降低的主要原因。并對模擬結果和實驗結果進行初步的比較分析。4 ．通過有效質(zhì)量理論對I n o 6 5 G a o ．3 5 N 太陽電池中的淺能級雜質(zhì)進行分析，計算出I n o 6 5 G a o3 5 N 淺能級施主和受主的電離能分別為1 5 ．5 m e V 和9 2 ．9m e V 。在此基礎上得到了I n o 6 5 G a o3 5 N 的淺能級雜質(zhì)在