Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Khảo sát hiệu suất của các tế bào mặt trời p-GaAsP/i-GaAs/n-GaAsP qua các biến đổi về thành phần và hình học
Tóm tắt
Bài báo này khảo sát việc cải thiện hiệu suất quang điện của tế bào mặt trời p-GaAsP/i-GaAs/n-GaAsP mà chúng tôi đề xuất bằng cách thay đổi độ dày của lớp nội tại trong khoảng 40–200 nm, hàm lượng mol của As từ 70 đến 95% trong hợp kim GaAsP và lựa chọn vật liệu lớp phủ, ví dụ, GaAs, GaInP, AlGaAs. Sử dụng các công cụ SENTAURUS TCAD đã được hiệu chỉnh, hiệu suất được đánh giá dựa trên điện áp hở mạch (Voc), mật độ dòng điện ngắn mạch (Jsc), yếu tố lấp đầy (fill-factor) và hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE). Tế bào mặt trời tối ưu với độ dày lớp nội tại là 60 nm, hàm lượng mol As 90% trong hợp kim GaAsP với Al0.8Ga0.2As làm lớp phủ đạt được mật độ dòng điện ngắn mạch (Jsc) là 26.50 mA/cm2, điện áp hở mạch (Voc) là 1.085 V, yếu tố lấp đầy (FF) là 0.89, và hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) là 25.60% tại quang phổ mặt trời AMI.5G.
Từ khóa
#tế bào mặt trời #p-GaAsP #i-GaAs #n-GaAsP #hiệu suất quang điện #độ dày lớp nội tại #hàm lượng As #vật liệu lớp phủ #SENTAURUS TCADTài liệu tham khảo
Álvarez D, Thomas T, Führer M, Hylton N, Daukes N, Lackner D, Philipps S, Bett A, Sodabanlu H, Fujii H, Watanabe K, Sugiyama M, Nasi L, Campanini M (2014) InGaAs/GaAsP strain balanced multi-quantum wires grown on misoriented GaAs substrates for high efficiency solar cells. Appl Phys Lett 105:083124
Chaujar R, Pandey R (2016) Novel back-contact back junction SiGe (BC-BJ SiGe) solar cell for improved power conversion efficiency. Microsyst Technol 22:2673–2680
Fan S, Yu Z, Sun Y, Weigand W, Dhingra P, Kim M, Hool R, Ratta E, Holman Z, Lee M (2019) 20%-efficient epitaxial GaAsP/Si tandem solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells 202:110144
Kim H, Kim K, Guan Y, Lee J, Kuech T, Mawst L (2018) Single junction solar cell employing strain compensated GaAs0.965Bi0.035/ GaAs0.75P0.25multiple quantum wells grown by metal organic vapor phase epitaxy. Appl Phys Lett 112:251105
KoTamraju S, Sukeerthi M, Puthanveettil S (2019) Modeling of InGaP/InGaAs-GaAsP/Ge multiple quantum well solar cell to improve efficiency for space applications. Sol Energy 186:328–334
Lepkowski D, Grassman T, Boyer J, Chmielewski D, Yi C, Juhl M, Soeriyadi A, Western N, Mehrvarz H, Romer U, Baillie A, Kerestes C, Derkacs D, Whipple S, Stavrides A, Bremner S, Ringel S (2021) 23.4% monolithic epitaxial GaAsP/Si tandem solar cells and qualification of losses from threading dislocations. Solar Energy Mater Solar Cells 230:111299
Li B, Xiang XB, You ZP, Xu Y, Fei XY, Liao XB (1996) High efficiency AlxGa1-xAs/GaAs solar cells: Fabrication, irradiation and annealing effect. Sol Energy Mater Sol Cells. https://doi.org/10.1016/0927-0248(96)00025-6,Vol.44;pp.63-67
Martín D, Tabarés E, Rey-Stolle I (2016) Assessment of rear-surface processing strategies for III–V on Si multi-junction solar cells based on numerical simulations. IEEE Trans Electron Devices 63:252–258
Nath P, Biswas A (2021) Radiation-resilient GaN/InxGa1-xN multi-junction solar cells with varying In contents, in the 3th International Conference ICCDC 2021; Lecture Notes in Electrical Engineering book series. 851: 155–167. https://doi.org/10.1007/978-981-16-9154-6_16
Nath P, Biswas A, Nath V (2021) Performance optimization of solar cells using non-polar, semi-polar and polar InGaN/GaN multiple quantum wells alongside AlGaN blocking layers. Microsyst Technol 27:301–306
Onno A, Harder N, Oberbeck L, Liu H (2016) Simulation study of GaAsP/Si tandem solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells 45:206–216
Sa Sailan S, Milakovich T, Hadi S, Nayfeh A, Fitzgerald EA, Dahlem MS (2015) Multilayer antireflection coating design for GaAs0.69P0.31 /Si dual-junction solar cells. Solar Energy 122:76–86
Saket O, Himwas C, Cattoni A, Oehler F, Bayle F, Collin S, Travers L, Babichev A, Julien F, Harmand J, Tchernycheva M (2020) Influence of surface passivation on the electrical properties of p–i–n GaAsP nanowires. Appl Phys Lett 117:123104
Sukeerthi M, Kotamraju S, Puthanveettil S (2019) Study of deep level defects in InGaP/InGaAs-GaAsP/InGaAsN quantum well based multi-junction solar cell using finite element analysis. Superlattices Microstruct 130:28–37
Suzuki T, Soga T, Jimbo T, Umeno M (1991) Growth mechanism of GaP on Si substrate by MOVPE. J Cryst Growth 115:158–163
Toprasertpong K, Fujii H, Wang Y, Watanabe K, Sugiyama M, Nakano Y (2014) Carrier escape time and temperature-dependent carrier collection efficiency of tunneling-enhanced multiple quantum well SolarCells. IEEE J Photovolt 4(2):607–613
Wang L, Pollard M, Juhl M, Conrad B, Soeriyadi A, Li D, Lochtefeld A, Gerger A, Bagnall D, Barnett A, Wurfl I (2017) Spectral response of steady-state photoluminescence from GaAs1-xPx layers grown on a SiGe/Si system. Appl Phys Lett 111:121103
Yaung K, Vaisman M, Lang J, Lee M (2016) GaAsP solar cells on GaP/Si with low threading dislocation density. Appl Phys Lett 109:032107