资 源 简 介
基于 GaAs的空间用多结级连太阳电池进一 步 的研 究课题 3．1 用晶格失配的材料系统实现 与太阳光谱更好 的匹配前 面 已提到 ，与 Ge品格 匹配的 GalnPdGa（In）As／Ge三结电池材 料系统无论对于空 间还是地 面阳光 ，都不是 最理想 的选择 。图 8给 出了三级子单纯 的外量子效率光谱 响应及 AM0／AM1．5G阳光下光生电流密度按单位 光子 能量绘制 的光谱分布曲线㈦。由于在 Ga（In）As的吸收限（约 880nm）以外 ，太阳光谱中仍有相当丰富的红外光可以被 Ge底 电池所利用 ，使 其短路 电流密度 远远 高于 电流匹配 的 GalnPz／GalnAs两级顶电池。为了更有效地把太阳光能转变为电能，可以通过改变 In／Ga组分 比 ，调低 GaInPJGaInAs两级顶 电池 的带 隙宽度 。当 GalnAs中间电池带隙宽度 为 1．23eV左 右 ，而 GaInP顶 电池与其晶格匹配且 III族亚 晶格 完全无序时 ，GaInPz／Ga（In）As／Ge 二三结电池的 AM0理论效率最 高 ［32，36］。但此时 ，GaInPz／GalnAs 两级顶 电池 已与 Ge衬 底严重 晶格失配 ，失配 率接近 1％ ］。于是，GaInP2／Ga（In）As／Ge三结电池的研究者们，在沿着材料选择品格匹配优先的途径走 了很远 以后又发现 ，或许应该再回过头来考 虑另一条途径 的优点 ，即通过努 力实现品格失配材 料的外延生长来获得材料带 隙宽 度选 择 的更 大 自由度 。这～ 技术途径的关键在于如何减小因品格 失配引起 的线缺陷对 电池性 能的影响。采 用逐 步改变 In组分 的 GalnAs 缓 冲层 有可能较 好地 把 晶格失 配缺陷限制 在初 始 外延 层 内 ，而 不延 伸 进 GalnP2／GalnAs两级 顶 电池 ㈨。但 是 ，尽 管 对 于 In组 分 为 4％ 至 8％ 的 GalnAs中间 电 池的设 计 已 获得 了相当 不 错 的 结 果 ，但 晶 格 失 配 的GalnP2／GalnAs／Ge三 结电池 的效率水平从 未超 过 品格 完全 匹配 ，即 ln组分约为 1％时的最高实践记录 。事实上 ，当 ln组分 为 12％，即理论上效率 应为最高时 ，迄今为止实际所达到 的三结 电池效率要更低得多 1。上述晶格失配 的 GalnPz／GalnAs／Ge三结 电池 的性能难 以提 高 ，是 因为对 电池转 换效率 贡献 最大 的 OalnPjOahaAs两级顶电池的晶体质量仍难免或多或少地受到失配缺陷的影响。最近 有人提 出了一 个很有希 望的新方案 ，即以 GaAs为衬底 ，先 反次 序生 长 晶格匹 配 的 GaInP顶 电池 和 GaAs中 间电池 。然后 ，在 GalnP组 分过 渡层后 ，生 长 In组 分为 25％ 、带 隙宽度为 1．0eV、品格失配的 GaInAs，代替 Ge作为第 三级底电池【一］。在制作 器件时 ，将 电池外延 层从 GaAs衬底上剥 离下来形成薄膜结 构。1．0eV 的底 电池可 比 Ge更有效地利用太 阳的 红 外 光 谱 。 而 更 重 要 的 是 ， 在 这 种 晶 格 失 配 的 GaInP2／GaAs／GaInAs三结 电池 中 ，晶格 失配缺 陷将 只影 响到 GaInAs底 电池 ，而底 电池对 电池效转 换率 的贡献相对 两级顶电池来说要小得 多。
