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[IEEE 2019年第34届微电子技术与器件研讨会(SBMicro) - 巴西圣保罗 (2019.8.26-2019.8.30)] 2019年第34届微电子技术与器件研讨会(SBMicro) - 基于理论模拟的高效砷化镓太阳能电池优化

DOI：10.1109/SBMicro.2019.8919411 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 对太阳能电池电流-电压特性进行理论模拟，可为优化器件结构（如各层厚度与掺杂浓度）以获得高光电转换效率提供重要依据。采用精确的材料参数对获得可靠结果及深入理解模拟器件工作机理至关重要。本研究运用SCAPS-1D软件的漂移-扩散模型模拟砷化镓太阳能电池结构，旨在优化单太阳光照条件下的器件性能。鉴于文献中通常未完整公开器件细节，我们参考部分已发表器件的研究成果来推断其结构。为此需开展优化研究，探究不同材料、厚度及层间掺杂浓度的组合方案?；谕贫铣龅慕峁?，可通过调整结构参数来评估进一步提升转换效率的可能性。
作者： Fernando D. Silva，Daniel N. Micha
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用SCAPS-1D软件中的漂移-扩散模型进行理论模拟，优化单太阳光照条件下GaAs太阳能电池结构的性能，并根据已发表成果推断部分器件结构以实现进一步改进。

研究成果

理论模拟表明，在砷化镓太阳能电池中，缺陷密度对开路电压（VOC）有显著影响，而背反射器反射率对短路电流密度（JSC）有重要影响。该研究推断出了高效器件的结构，并确定了改进的关键领域，例如减少非辐射复合和优化前表面设计。未来的工作将重点实施光子循环效应，以模拟并推断最高效太阳能电池的结构。

研究不足

光子循环效应对载流子浓度的影响尚未实现，但计划在后续研究步骤中纳入。该软件在生成模型中并未内置光子循环机制，因此需要引入外部生成率来考虑此类效应。

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