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題名 | 以有機金屬氣相沉積法成長砷化鎵系列量子井太陽能電池= |
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作者 | 蘇炎坤; 鄭樵陽; 朱聖緣; 吳智善; 吳宗翰; 吳錫榮; |
期刊 | 電機月刊 |
出版日期 | 20110200 |
卷期 | 21:2=242 2011.02[民100.02] |
頁次 | 頁138-148 |
分類號 | 448.167 |
語文 | chi |
關鍵詞 | 太陽能電池; 有機化學氣相沉積法; 砷化鎵; |
中文摘要 | 本論文針對單接面(single-junction)砷化鎵(GaAs)太陽能電池作統整性設計研發與製作。太陽能電池方面,利用多層量子井(multi-quantum wells,MQWs)結構設計來增加太陽能電池的吸光能力。巧妙的設計量子結構可增加光子被吸收的速率,再透過穿遂效應讓產生的載子穿過薄能障抵達電極端而引出,藉以調整太陽能電池之光吸收頻譜(spectral response)。另外也利用抗反射部分則利用氧化鋅系列的透明鍍膜來完成。氧化鋅(ZnO)除了高透光性,還可經由摻雜提高電導特性,增加光生載子的收集效率。首先以有機金屬氣相沉積系統(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)磊晶成長三五族砷化鎵太陽能電池,並且設計不同成分比例磷化銦鎵窗口層(InGaP window layer)與磷化銦鎵背表面場層(InGaP back surface filed layer),用以減少載子複合速率(surface recombination velocity);目前已磊晶成長出具有窗口層與背面場層之砷化鎵的p-i-n太陽能電池,其短路電流密度(short-circuit current density,Jsc)與開路電壓(open-circuit voltage,Voc)分別為13.73 ( mA/cm2),0.94V;經計算其填充因子(fill factor)為66.8%,與簡砷化鎵p-i-n太陽能電池結構相比,其轉換效率可由4.5%提升至可以得到轉換效率為8.86%;可證明所設計的漸進能障結構與背面場層確實扮演著阻擋載子覆合的功用。在第二部分的實驗之中,我們利用氧化鋅薄膜成長在砷化鎵基板上,厚度60 nm ~80 nm最小反射率出現在波長495 nm~595 nm。利用濺鍍法成長氧化鋅薄膜於太陽能電池上,光電轉換效率可由4.64%提升至5.04%,但填充因子從73.92%降至43.26%。利用溶膠-凝膠法成長氧化鋅薄膜於太陽能電池上,其短路電流密度與開路電壓分別為9.42 mA/cm2,0.79 V;經計算其填充因子為 76.7 %,光電轉換效率可由4.64%提升至5.72%。 |
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