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基于SiGe吸收层的薄膜直接带隙SiGeSn合金异质结构太阳能电池分析

DOI：10.1016/j.ijleo.2019.163715 期刊：Optik 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 由第四族元素组成的三元合金Si1-x-yGexSny或GexSn1-x因其直接带隙特性近年来受到研究者关注。本研究探究了采用该合金制备的太阳能电池性能。我们提出了一种基于Si1-x-yGexSny衬底生长的n+ Si1-x-yGexSny（发射极）/p- Si1-xGex（吸收层）/p- Si1-x-yGexSny（基区）/p+ Si1-x-yGexSny（背场层：BSF）结构的太阳能电池。计算值与现有Si1-xGex太阳能电池数据对比显示，该结构具有相对更优的性能。研究还分析了不同吸收层厚度、吸收层与BSF层掺杂浓度、Si1-xGex中Ge含量及Si1-x-yGexSny中Sn含量的影响。该结构在仅10微米薄衬底厚度下实现了高达19.9%的转换效率，其低衬底厚度与高效率特性使其成为航天器与卫星应用中极具吸引力的低成本器件方案。
作者： Md Sadullah，Jaspinder Kaur，Rikmantra Basu，Ajay K Sharma
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用Si1-x-yGexSny或GexSn1-x合金制备的太阳能电池性能，重点关注转换效率与器件厚度减薄。

研究成果

所提出的基于Si1-x-yGexSny的太阳能电池结构在基板厚度减至10微米的情况下，展现出19.9%的高转换效率，使其成为光伏应用（尤其是航天器和卫星领域）极具前景的候选方案。该研究强调了材料成分与层厚优化对实现高性能太阳能电池的重要性。

研究不足

该研究基于模拟结果，由于材料缺陷和制造挑战，其可能与实际实验结果存在差异。锡浓度的优化对于避免晶格失配问题至关重要。

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