文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
高效GaAs叠层太阳电池设计研究
姓名:彭华
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:崔容强;周之斌
20050101
上海交通大学硕士学位论文摘要
高效叠层 GaAs 太阳电池设计研究
摘要
叠层 GaAs 太阳电池是太阳电池类别中效率最高工艺最先进的一个
分支近年来 90 以上的新型空间飞行器已采用 GaAs 叠层太阳电池作为
有效的空间能源在研究高效低成本能与常规能源发电竞争的太阳电
池任务中 GaAs 叠层太阳电池被认为最具发展潜力的应用之一美国
日本德国西班牙等国已经将高效空间 GaAs 电池应用于地面聚光系统
在高倍聚光条件下最高光电转换效率已达 39% 创 2004 年太阳电池光
电转换效率世界最高记录预计在未来的 5~10 年内在地面应用的商业市
场中将会逐渐凸现其优越性
国际上三结及以上叠层 GaAs 电池已成为叠层电池的主流国内只
有少数与国防科研项目有关的机构在较成熟的双结叠层电池上刚刚开始对
三结叠层电池进行探索和实践并未有理论上较为系统的分析研究因此
大多数的试验是在没有系统理论的指导条件下靠工艺上反复尝试和经验
的积累取得了一些进步但已发现这种做法导致产品的重复性较差及进
展缓慢
本文在分析双结叠层 GaAs 太阳电池较为成熟的工艺和实例基础上
对三结叠层电池的基本参数设置优化手段进行了细致的分析并结合试
验进行了部分论证本文的主要工作和创新之处在于
上海交通大学硕士学位论文摘要
1 利用数值解的方法通过改变各子电池材料禁带宽度依次讨论
了三结叠层电池的短路电流开路电压最大功率点填充因子等重要参
数对三结叠层电池的理论问题作出总结和概括
2 在分析了半导体带隙的渐变结构理论的基础上利用带隙工程中
渐变带隙结构理论计算并研究了具有渐变带隙结构太阳电池的普遍规律和
特点采用 AMPS 软件结合相关试验参数对 III/V 族的 AlxGa1-xAs 类太阳
电池中渐变带隙结构进行了计算模拟并与普通非渐变 GaAs 电池进行了
对比分析总结出带隙的渐变结构对载流子实际产生收集等情况有着多
方面的调制作用
此外本文比较系统的总结了国外最为前沿的叠层电池设计结构工
艺和检测分析情况包括 3 组式电压匹配机械堆叠式叠层电池叠层电池
制成后各子电池分波段测量方法以上这些对今后国内叠层 GaAs 电池工
作研究具有较好的指导和借鉴意义
关键词叠层 GaAs 电池三结叠层电池渐变带隙
上海交通大学硕士学位论文摘要
DESIGN AND ANALYSIS OF HIGH EFFICIENCY
TANDEM GaAs SOLAR CELLS
ABSTRACT
As the most efficient and advanced category of solar cells, tandem GaAs
solar cells has been widely used in almost up to 90% of all modern space
aerocrafts and satellites as potent power supplier. During the project aiming
toward high efficiency, low cost, competitive with normal energy supplier,
tandem GaAs solar cells have been regarded as one of the leading potential and
promising applications. Countries including , Japan, German and Spain
have already put down high efficiency GaAs solar cells from outer space to
terrestrial concentrator applications, and have achieved 39% conversion
efficiency as 2004 top world PV record under 300X condition. It is also
foreseeable that during ing 5 10 years tandem GaAs solar cells would
represent more advantages in mercial market.
Triple and above jun