基于异质结双极晶体管太阳能电池概念的硅上III-V三结太阳能电池
应用物理
2021-05-10 v1
摘要
我们提出了一种新的三结太阳能电池结构，由III-V异质结双极晶体管太阳能电池（HBTSC）堆叠在硅太阳能电池之上并与之串联连接构成（III-V-HBTSC-on-Si）。HBTSC是一种新型三端器件，其可行性最近已通过实验证实。它具有独立连接的双结太阳能电池的理论效率极限。在此，我们在一太阳光照下进行详细平衡效率极限计算，结果表明III-V-HBTSC-on-Si器件的绝对效率极限与传统电流匹配型III-V-on-Si三结电池相同（假设黑体谱为47%，AM1.5G下为49%）。然而，在III-V-HBTSC-on-Si堆叠情形下，效率极限高于40%的带隙能量范围要宽得多。从技术角度看，晶格匹配的GaInP/GaAs组合尤为有趣，其在HBTSC-on-Si结构下的AM1.5G效率极限为47%，而若采用电流匹配的III-V-on-Si三结则为39%。此外，我们表明将HBTSC的端子互连以实现两端GaInP/GaAs-HBTSC-on-Si器件仅使效率极限降低三个百分点，至43%。因此，GaInP/GaAs-HBTSC-on-Si太阳能电池成为一种用于两端、高效率一太阳工作条件下的有前景的器件。要使其同时具有成本效益，必须将低成本技术应用于III-V材料生长，例如高通量外延或顺序生长。
引用
@article{arxiv.2105.03222,
title = {III-V-on-silicon triple-junction based on the heterojunction bipolar transistor solar cell concept},
author = {E. Antolin and M. H. Zehender and S. A. Svatek and P. G. Linares and A. Marti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.03222},
year = {2021}
}