高效率GaInP/InGaAs/Ge多结太阳能电池的仿真设计

近日，云南师范大学涂洁磊教授课题组成功设计与制备了具有TiO2/Al2O3/MgF2涂层的高效GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配三结太阳电池，该涂层具有表面反射率低和透射率高等特点，相关科研成果以“Broadband graded refractive index TiO2/Al2O3/MgF2 multilayer anti-reflection coating for high efficiency multi-junction solar cell”为题发表在Solar Energy上(第一作者为张炜楠， 通讯作者为涂洁磊教授、艾尔肯教授)。

文中，我司技术团队利用APSYS半导体器件设计平台对多结太阳能电池模型不断地进行完善校准，帮助本文作者系统地分析了TiO2/Al2O3/MgF2三层减反射涂层对GaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池性能的影响，而且理论计算结果和实验结果呈现高度的一致性[具体见图1（a）]。通过优化设计TiO2/Al2O3/MgF2减反射涂层参数，并将其应用在多结太阳能电池器件，实现对具有TiO2/Al2O3双层减反射涂层传统电池性能的改善[具体见图1（b）]，图1还表明采用折射率梯度递减的减反射涂层设计会有效降低电池表面的反射率，且在大角度入射状态下依然保持着良好的透射率，以此提高太阳电池在300 ~ 1800 nm光谱区间内的光电转换效率：在AM1.5G光谱下，太阳电池的短路电流较之传统三结太阳电池提升了28.98%。

此外，仿真技术可以帮助研究人员更加深入地了解不同空间辐照效应对多结太阳能电池载流子输运、PCE、Voc及Jsc等参数的影响，助力实现高效太阳能电池的制备.

图1 （a）理论计算与实验测试J-V曲线分布对比；（b）具有不同减反层设计太阳能电池器件的计算J-V曲线分布；（c）不同入射角度下，不同减反层设计结构的平均反射率和（d）入射角度为45°时，具有不同减反层设计太阳能电池器件的实测J-V曲线分布。

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