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GaAs太陽(yáng)電池的發(fā)展是從上世紀(jì)50年代開(kāi)始的,，至今已有已有50多年的歷史。1954年世界上首次發(fā)現(xiàn)GaAs材料具有光伏效應(yīng),。在1956年,，LoferskiJ.J.和他的團(tuán)隊(duì)探討了制造太陽(yáng)電池的最佳材料的物性，他們指出Eg在1.2～1.6eV范圍內(nèi)的材料具有最高的轉(zhuǎn)換效率,。目前實(shí)驗(yàn)室GaAs電池的效率最高已經(jīng)能夠達(dá)到50%,。 GaAs太陽(yáng)電池是一種Ⅲ~Ⅴ族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池，與Si太陽(yáng)電池相比,，其特點(diǎn)為： (1)轉(zhuǎn)換效率高,。 GaAs的禁帶寬度相比于Si要寬，光譜響應(yīng)特性與太陽(yáng)光譜的匹配度也比Si要好,。所以,，GaAs太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率要高于Si太陽(yáng)能電池。Si電池的理論效率僅為23%,，而單節(jié)的GaAs電池理論效率為27%,，而多節(jié)GaAs的電池理論效率更是高達(dá)50%。 (2)可以制成超薄型電池,。 GaAs是直接帶隙半導(dǎo)體,，而Si是間接帶隙半導(dǎo)體，在可見(jiàn)光到紅外的光譜內(nèi),，GaAs的吸收效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Si,。同樣吸收95%的太陽(yáng)光，Si需要150μm以上的厚度,，但是GaAs只需要5μm~10μm,，用GaAs制成的太陽(yáng)能電池，在質(zhì)量上可以大大減輕,。 (3)耐高溫 GaAs的本征載流子濃度低，GaAs太陽(yáng)電池的最大功率溫度系數(shù)(-2×10-3℃-1)較低比Si(-4.4×10-3℃-1)太陽(yáng)電池小很多,。200℃時(shí),，Si太陽(yáng)電池已不能工作，而GaAs太陽(yáng)電池的效率仍有約10%,。這使得GaAs電池可以在聚光領(lǐng)域有很好的應(yīng)用,。 (4)抗輻射性能好 GaAs少子壽命短，在離結(jié)幾個(gè)擴(kuò)散度外產(chǎn)生的損傷,，對(duì)光電流和暗電流均無(wú)影響,。因此,，其抗高能粒子輻照的性能優(yōu)于間接禁帶的Si太陽(yáng)電池。在電子能量為1MeV,，通量為1×1015個(gè)/cm2輻照條件下,，輻照后與輻照前太陽(yáng)電池輸出功率比，GaAs單結(jié)太陽(yáng)電池>0.76,，GaAs多結(jié)太陽(yáng)電池>0.81,，而B(niǎo)SFSi太陽(yáng)電池僅為0.70。 (5)可制成效率更高的多結(jié)疊層太陽(yáng)電池 隨著MOCVD技術(shù)的日益完善,，Ⅲ~Ⅴ族三元,、四元化合物半導(dǎo)體材料(GaInP、AlGaInP,、GaInAs)的生長(zhǎng)技術(shù)取得重大突破,，為多結(jié)疊層太陽(yáng)電池研制提供了多種可供選擇的材料。 砷化鎵電池與硅光電池的比較 1,、光電轉(zhuǎn)化率： 砷化鎵的禁帶較硅為寬,，使得它的光譜響應(yīng)性和空間太陽(yáng)光譜匹配能力較硅好。硅電池的理論效率大概為23%,，而單結(jié)的砷化鎵電池理論效率達(dá)到27%,，而多結(jié)的砷化鎵電池理論效率更超過(guò)50%。 2,、耐溫性 常規(guī)上,，砷化鎵電池的耐溫性要好于硅光電池，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，砷化鎵電池在250℃的條件下仍可以正常工作,，但是硅光電池在200℃就已經(jīng)無(wú)法正常運(yùn)行。 3,、機(jī)械強(qiáng)度和比重 砷化鎵較硅質(zhì)在物理性質(zhì)上要更脆,，這一點(diǎn)使得其加工時(shí)比容易碎裂，所以,，常把其制成薄膜,，并使用襯底(常為Ge[鍺])，來(lái)對(duì)抗其在這一方面的不利,，但是也增加了技術(shù)的復(fù)雜度,。 |
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