InGaN 金属-IN 太阳能电池：效率优化与制造容差
应用物理
2017-05-24 v1
摘要
选择氮化铟镓(InGaN)三元合金用于薄膜太阳能电池，可能在效率和可靠性方面带来高收益，因为其带隙可通过铟组分进行调节，且辐射对其破坏作用很小。这也可能带来挑战，因为高质量的 p 型掺杂 InGaN 层难以制备。在本文中，我们优化了一种 InGaN 薄膜太阳能电池的新设计，其中 PIN 结构的 p 层被肖特基接触取代，形成金属-IN(MIN)结构。MIN 结构的模拟效率为 19.8%，其性能优于先前研究的肖特基结构，同时提高了制造容差，从而提升了功能可靠性。由于其对辐射的良好耐受性 [1]、高光吸收率 [2, 3] 以及可通过铟组分调节的带隙 [4, 5]，氮化铟镓(InGaN)三元合金是能够在恶劣环境中运行的高效高可靠性太阳能电池的良好候选材料。然而，由于 InGaN 残余的 n 型掺杂 [6]、缺乏专门的受主 [7] 以及复杂的制造工艺本身 [8, 9]，InGaN 的 p 型掺杂仍是一个挑战。除了这些缺点外，欧姆接触的制备也并不容易 [4]，并且难以生长覆盖整个太阳光谱所需的高质量高铟含量薄膜 [10]。这些缺点仍然阻碍着 InGaN 太阳能电池与其他成熟的 III-V 族和硅技术相竞争 [11]。在本文中，我们提出了一种新的金属-IN(MIN) InGaN 太阳能电池结构，其中 InGaN 的 p 型掺杂层被移除并由肖特基接触取代，从而克服了上述缺点之一。我们使用基于实际测量的一组现实物理模型，采用数学上严格的多准则优化方法对其行为和性能进行模拟和优化，旨在证明其效率和制造容差均优于先前描述的简单 InGaN 肖特基太阳能电池 [12]。
引用
@article{arxiv.1705.08256,
title = {InGaN Metal-IN Solar Cell: optimized efficiency and fabrication tolerance},
author = {Abdoulwahab Adaine and Sidi Ould Saad Hamady and Nicolas Fressengeas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.08256},
year = {2017}
}