用于高效 III-V 族太阳能电池的锗虚拟衬底：应用、潜力与挑战
应用物理
2019-09-23 v1 材料科学
摘要
通过直接沉积在硅上制备的薄锗层虚拟衬底近期已达到高质量。本文分析了其在高效 III-V 族太阳能电池中的应用。根据我们使用当前最先进的锗太阳能电池（但采用薄基区，厚度小于 5 微米）的实际参数进行计算，在标准晶格匹配和正向变质 GaInP/Ga(In)As/Ge 太阳能电池中，用 Ge/Si 虚拟衬底替代传统的锗衬底是可行的。通过在具有 5 微米厚锗层的中等质量 Ge/Si 虚拟衬底上实现锗单结和完整的 GaInP/Ga(In)As/Ge 三结太阳能电池，我们迈出了最初的实验步骤。结果表明，锗底电池的光电流勉强足以实现与顶部子电池的电流匹配，但由于各结电压较低，整体性能较差。此外，在三结结构中观察到的裂纹表明，需要减小锗 + III-V 族结构的厚度，或采用其他先进方法来缓解热膨胀系数失配效应，例如使用嵌入式多孔硅。下一步的实验工作将追求这一目标，并使用可获得的、具有更低 threading dislocation 密度和不同锗厚度的更先进的 Ge/Si 虚拟衬底。
引用
@article{arxiv.1909.09499,
title = {Ge virtual substrates for high efficiency III-V solar cells: applications, potential and challenges},
author = {Iván García and Manuel Hinojosa and Iván Lombardero and Luis Cifuentes and Ignacio Rey-Stolle and Carlos Algora and Huy Nguyen and Stuart Edwards and Aled Morgan and Andrew Johnson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.09499},
year = {2019}
}