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窄带隙带间级联热光伏电池的性能分析

DOI：10.1088/1361-6463/ab71b0 期刊：Journal of Physics D: Applied Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 我们展示了两组四结带间级联热光伏（TPV）器件的详细特性表征与性能分析，这些器件采用InAs/GaSb II型超晶格（SL）吸收层。四组器件中SL吸收层在300K时的带隙介于0.22至0.25电子伏特之间。通过设置不同级联级数和独立吸收层厚度，我们揭示了材料质量差异与级间电流失配对器件性能的影响机制?；诟骷队行Я孔有始扑阒涤胧笛榻峁な担旱奔妒龆嗍?，吸收系数偏离设计值导致的级间电流失配效应会显著增强；而增加级数并减薄独立吸收层可大幅提升载流子收集效率。此外，通过测量暗电流密度提取载流子寿命以评估材料质量。我们量化了材料质量、电流失配及收集效率对器件性能的影响，对比分析表明材料质量起决定性作用。
作者： Wenxiang Huang，Jeremy A. Massengale，Yuzhe Lin，Lu Li，Rui Q. Yang，Tetsuya D. Mishima，Michael B. Santos
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用InAs/GaSb II型超晶格吸收体的窄带隙级联热光伏电池性能，重点分析材料质量差异、级间电流失配及光生载流子收集效率。

研究成果

研究表明，材料质量对带间级联热光伏器件的性能影响最为显著，其次是级间电流失配和收集效率。具有更多级数和更薄单个吸收层的器件展现出更高的收集效率，但更容易受到电流失配的影响。这些发现强调了实现高效IC TPV器件时，良好材料质量和一致性的重要性。

研究不足

该研究受限于所用材料窄带隙导致的高暗饱和电流密度，这会影响开路电压和填充因子。此外，级间电流失配以及分子束外延生长条件导致的材料质量差异也可能影响器件性能。

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