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GaInP/gaas tandem solar cells with highly Te- and Mg-doped gaas tunnel junctions grown by MBE

Chinese Physics B 2015年第10期24卷 644-650页

作者：郑新和刘三姐夏宇甘兴源王海啸王乃明杨辉 Department of Physics College of Mathematics and PhysicsUniversity of Science and Technology Beijing Key Laboratory of Nano-Devices and Applications Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionicsChinese Academy of Sciences

We report a GaInP/gaas tandem solar cell with a novel gaas tunnel junction（TJ） with using tellurium（Te） and magnesium（Mg） as n- and p-type dopants via dual-filament low temperature effusion cells grown by molecular beam epitaxy（MBE） at low temperature. The test Te/Mg-doped gaas TJ shows a peak current density of 21 A/cm2. The tandem solar cell by the Te/Mg TJ shows a short-circuit current density of 12 m A/cm2, but a low open-circuit voltage range of1.4 V^1.71 V under AM1.5 illumination. The secondary ion mass spectroscopy（SIMS） analysis reveals that the Te doping is unexpectedly high and its doping profile extends to the Mg doping region, thus possibly resulting in a less abrupt junction with no tunneling carriers effectively. Furthermore, the tunneling interface shifts from the intended Ga As n＋＋/p＋＋junction to the AlGaInP/gaas junction with a higher bandgap AlGaInP tunneling layers, thereby reducing the tunneling peak. The Te concentration of ~ 2.5 × 1020 in gaas could cause a lattice strain of 10-3 in magnitude and thus a surface roughening,which also negatively influences the subsequent growth of the top subcell and the gaas contacting layers. The doping features of Te and Mg are discussed to understand the photovoltaic response of the studied tandem cell.

关键词： Te doping Mg doping gaas tunnel junction galnp/gaas tandem solar cell molecular beamepitaxy

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