研究目的
研究一种新型电池概念,该概念采用直接晶圆键合技术,将变质GaInAs/Ge底部串联太阳能电池与GaAs衬底上的GaInP/AlGaAs顶部串联电池相结合,从而在锗衬底上制造单片四结电池,旨在实现空间和聚光光伏应用中的高效率。
研究成果
该研究成功展示了一种基于锗的晶圆键合四结太阳能电池,其效率达到42%,并提出了实现45%效率的现实步骤。尽管锗底电池存在相关挑战,但该研究凸显了这项技术在高性能光伏应用中的潜力。
研究不足
该研究承认将三结太阳能电池概念扩展到四结(尤其是采用锗底电池)存在挑战。目前效率上限为42%,若要达到45%还需进一步改进。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用直接晶圆键合技术,将不同半导体材料键合制备四结晶圆键合太阳能电池。
2:样本选择与数据来源:
太阳能电池各层通过金属有机气相外延法生长。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于外延生长的爱思强AIX2800G4-TM反应器、用于阴极发光研究的日立SU-70扫描电镜,以及用于表面活化晶圆键合的阿由美SAB100晶圆键合机。
4:实验流程与操作步骤:
工艺流程包含外延生长、晶圆键合、衬底移除及器件加工(包括金属化和减反射涂层沉积)。
5:数据分析方法:
采用单二极管串联模型对各子电池建模,暗饱和电流通过万拉斯模型拟合。
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