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采用固源分子束外延技术在InP(001)小倾角衬底上生长InGaAs太阳能电池

DOI：10.1002/pssa.201900512 期刊：physica status solidi (a) 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 本文研究了通过固态源分子束外延技术在InP衬底上生长晶格匹配InGaAs太阳能电池时，生长温度和衬底斜切角对器件性能的影响。生长温度范围为420至490°C，采用沿(111)A和(111)B方向分别斜切2°（标记为2°A和2°B）的InP(001)衬底及精确切割衬底。通过光致发光(PL)和原子力显微镜(AFM)测量评估材料质量。室温下，较高生长温度和斜切衬底使PL发射强度增强，表明非辐射复合减少。AFM结果显示490°C生长于2°A衬底的电池表面呈现沿[1?10]方向的台阶状条纹结构，证实该衬底促进了台阶流生长。由此获得490°C/2°A条件下12.3%的最高转换效率，其中开路电压(VOC)从精确衬底420°C生长的基准值0.350V提升至0.374V。测得369mV的Eg·VOC亏量（对应Voc值），该数值是高材料质量太阳能电池的标准基准指标。
作者： Ryuji Oshima，Yuki Ishitsuka，Yoshinobu Okano，Takeyoshi Sugaya
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究生长温度和衬底斜切对通过固态源分子束外延在InP衬底上生长的晶格匹配InGaAs太阳能电池性能的影响。

研究成果

在2°A衬底上以490°C生长的InGaAs电池实现了最高效率（12.3%），并具有0.374 V的高开路电压（VOC）。由此获得的369 mV小开路电压（WOC）为高材料质量太阳能电池树立了标杆，这也是MBE生长的InP衬底InGaAs太阳能电池迄今取得的最小值。

研究不足

该研究仅限于生长温度和衬底斜切对InGaAs太阳能电池的影响。进一步优化生长条件、斜切角度和器件结构可提升性能。

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