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GaAs基高效多结太阳电池研究进展

半导体光电 2012年第5期33卷 611-617,623页

作者：李国强高芳亮华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室广州510640

随着半导体太阳电池制备工艺的发展,基于GaAs的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体电池光电转换效率不断提高,是目前世界上最具竞争力的新一代太阳电池,成为空间太阳电池领域的研究热点。文章详细评述了GaAs基系双结、三结及三结以上太阳电池的研究历... 详细信息

随着半导体太阳电池制备工艺的发展,基于GaAs的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体电池光电转换效率不断提高,是目前世界上最具竞争力的新一代太阳电池,成为空间太阳电池领域的研究热点。文章详细评述了GaAs基系双结、三结及三结以上太阳电池的研究历程与最新技术发展现状,并对它的发展前景进行了展望。

关键词： GaAs 高效多结太阳电池

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多结器件稳态模型的分歧解分析

东南大学学报（自然科学版） 1993年第6期23卷 54-58页

作者：曹俊诚魏同立王元明东南大学微电子中心东南大学微电子中心东南大学数学力学系

本文对多结半导体器件方程模型的分歧解进行了分析。首次引入了慢变化变量作为新参数，确定了ｐｎｐｎ器件模型出现分歧解的条件，证明了该模型多稳态的存在性，同时给出了ｐｎｐｎ器件作为晶闸管工作的一个必要条件。

关键词：半导体器件模拟分歧解多结

III-V族化合物半导体整体多结级连太阳电池——光伏技术的新突破(续)

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电源技术 2007年第4期31卷 259-262页

作者：陈文浚中国电子科技集团第十八研究所

前面已提到,与Ge晶格匹配的GaInP2/Ga(In)As/Ge三结电池材料系统无论对于空间还是地面阳光,都不是最理想的选择。图8给出了三级子单纯的外量子效率光谱响应及AM0/AM1.5G阳光下光生电流密度按单位光子能量绘制的光谱分布曲线[32]。由于在... 详细信息

前面已提到,与Ge晶格匹配的GaInP2/Ga(In)As/Ge三结电池材料系统无论对于空间还是地面阳光,都不是最理想的选择。图8给出了三级子单纯的外量子效率光谱响应及AM0/AM1.5G阳光下光生电流密度按单位光子能量绘制的光谱分布曲线[32]。由于在Ga(In)As的吸收限(约880nm)以外,太阳光谱中仍有相当丰富的红外光可以被Ge底电池所利用,使其短路电流密度远远高于电流匹配的GaInP2/GaInAs两级顶电池。为了更有效地把太阳光能转变为电能,可以通过改变In/Ga组分比,调低GaInP2/GaInAs两级顶电池的带隙宽度。

关键词：太阳电池化合物半导体光伏技术短路电流密度 GaInP 晶格匹配级连多结

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多结级联垂直腔面发射激光器失效分析

发光学报 2022年第3期43卷 388-395页

作者：刘畅肖垚刘恒邓国亮苗霈王俊四川大学电子信息学院四川成都610041 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215163

对自主研发的940 nm大功率三结垂直腔面发射激光器(VCSEL)单点器件的高温高电流老化失效后的器件进行了失效分析研究。首先,通过热阻测试确定了加速老化实验的结温,并计算了老化加速因子为104。随后,对老化过程中产生的失效器件进行失... 详细信息

对自主研发的940 nm大功率三结垂直腔面发射激光器(VCSEL)单点器件的高温高电流老化失效后的器件进行了失效分析研究。首先,通过热阻测试确定了加速老化实验的结温,并计算了老化加速因子为104。随后,对老化过程中产生的失效器件进行失效分析。通过老化前后器件L-I-V、正反向V-I、光学及红外外观、近场光斑及透射电子显微镜(TEM)研究了器件老化前后性能及发光模式变化,确定了器件的失效位置,分析了失效原因,并通过TEM图像确认了器件失效是由P-DBR中的位错生长导致。本文为国际首次对多结VCSEL器件失效分析的研究报道,对继续优化VCSEL内部结构设计及提升工艺控制能力、提高多结VCSEL器件寿命及可靠性具有一定指导意义。

关键词：垂直腔面发射激光器多结失效分析可靠性

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InGaN多结太阳能电池仿真研究

InGaN多结太阳能电池仿真研究

作者：武小虎西安电子科技大学

学位级别：硕士

当前太阳能电池存在的一个普遍缺点是转换效率偏低，尤其是对于卫星、宇宙飞船等太空中的应用，由于场地面积非常有限，所以采用高转换效率的太阳能电池带来的好处是不言而喻的。目前高转换效率太阳能电池的研究热点是多结太阳能电池，... 详细信息

当前太阳能电池存在的一个普遍缺点是转换效率偏低，尤其是对于卫星、宇宙飞船等太空中的应用，由于场地面积非常有限，所以采用高转换效率的太阳能电池带来的好处是不言而喻的。目前高转换效率太阳能电池的研究热点是多结太阳能电池，也叫串联式太阳能电池，InGaN通过改变In组份可以实现禁带宽度从0.7eV到3.4eV的连续变化，这点非常适合制作多结太阳能电池，而且有实验表明InGaN具有比GaAs更强的抗辐照特性，更适合太空应用。本文首先讲了太阳能电池的一些基础知识，然后对GaN和InGaN的材料参数及InGaN多结太阳能电池结构进行了深入的研究。本文的研究成果主要有： 1)关于GaN和InGaN材料折射率参数n和消光系数k的模型，本文通过学习和改进以往模型，建立了与实验数据更相符的n和k的模型。同时，本文重新拟合了GaN和InGaN材料电子低场迁移率模型中的参数，使其与实验结果更接近。 2)本文分别建立了InGaN单结、双结和三结太阳能电池结构模型，并利用Silvaco Atlas软件对其进行了仿真及结果分析，在AM1.5太阳光谱1倍光强下，分别实现了24.6%、32%和36%的高转换效率，同时对各结构太阳能电池进行聚光下仿真，转换效率都有明显提升，最后分析了少子寿命的影响，得出适当提高少子寿命会使转换效率有较明显提升的结论。

关键词：太阳能电池多结串联 InGaN 折射率

1550 nm高功率多结VCSEL设计及阵列热效应研究

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1550 nm高功率多结VCSEL设计及阵列热效应研究

作者：谭云飞南京信息工程大学

学位级别：硕士

目前垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的市场应用越来越广泛,其凭借小尺寸,低成本,光束质量好,易于集成等诸多优点得到了研究者们的高度关注。随着2017年苹果公司将VCSEL阵列集成于智能手机的Face ID... 详细信息

目前垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的市场应用越来越广泛,其凭借小尺寸,低成本,光束质量好,易于集成等诸多优点得到了研究者们的高度关注。随着2017年苹果公司将VCSEL阵列集成于智能手机的Face ID模组上,3D传感领域掀起了一股热潮。目前用于传感领域的VCSEL波长大多为905 nm和940 nm,考虑到人眼安全性,封装时会用光栅或衍射光学元件降低VCSEL对人眼的危害性。而1550 nm VCSEL对人眼危害极小,但其具有输出功率低和热效应显著的问题,无法达到设计阵列并应用于传感领域的要求。因此,本文围绕提升1550 nm VCSEL输出功率、转换效率和减轻阵列热效应等问题,分别开展以下工作:1.通过研究VCSEL量子阱和隧道结理论,将多结与1550 nm结合,在VCSEL增益区设计多个有源区堆叠结构,分析不同结数对器件输出功率、转换效率等重要光电参数的影响;设计不同尺寸VCSEL,探讨尺寸变化与器件输出功率、阈值电流等参数的关系。最终得出30μm三结VCSEL输出特性较好的结论,其输出功率约为1549 m W,斜率效率约为1.55 W/A,峰值转换效率高达43%。2.设计尺寸为30μm的氧化限制型VCSEL,分析了氧化层位置对单、多结VCSEL输出特性的影响;通过优化氧化孔径大小来获得高输出功率、高转换效率的器件。最终3结VCSEL氧化孔径为9μm时阈值电流仅有1 m A,斜率效率约为1.79 W/A,100 m A驱动电流下输出功率高达177.55 m W,峰值转换效率为37.5%。3.以1550 nm氧化限制型3结VCSEL为单元器件,设计常见的三种阵列排布方式:正方形、正三角形和等腰三角形。通过对不同排布方式与间距的热仿真结果分析,讨论了其对阵列热效应的影响。另外设计一种纵向结构,发现该结构对于阵列热扩散与热串扰现象有改善效果,等腰三角形排布间距10μm时的阵列最高温度降低约1℃。本文将多结与氧化限制型结合,成功设计并仿真了高功率1550 nm VCSEL。此外讨论了不同VCSEL阵列的热效应,改善其热扩散和热串扰现象。本文的研究成果为1550nm VCSEL的后续研究提供了理论依据。

关键词：垂直腔面发射激光器多结氧化限制型阵列