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通过直流和小信号交流分析评估高温下工作的InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的性能

DOI：10.7567/1347-4065/ab3b66 期刊：Japanese Journal of Applied Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 研究了InGaN/GaN多量子阱（MQW）太阳能电池的温度依赖性直流和交流特性，并确定了量子阱数量和厚度差异的影响。结果表明，在高温下载流子输运主要受热电子发射而非隧穿效应主导，但受耗尽区外复合过程限制。通过改进的器件交流电路模型，测定了高注入水平下III族氮化物MQW器件的温度相关交流参数。研究表明，采用交流小信号分析方法及其提取量子阱中存储电荷的能力，以及将内建电位与开路电压VOC等太阳能电池关键参数进行对比，能为器件设计者提供仅靠直流分析无法获得的深入认知。这些关键数据表明，量子阱数量和总耗尽体积需要与特定高温太阳能电池的工作温度相匹配。
作者： Ehsan Vadiee，Alec M. Fischer，Evan A. Clinton，Heather McFavilen，Arshey Patadia，Chantal Arena，Fernando A. Ponce，Richard R. King，Christiana B. Honsberg，William A. Doolittle
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研究目的

通过直流和小信号交流分析研究高温下工作的InGaN/GaN多量子阱太阳能电池的性能，以了解不同量子阱数量和厚度对载流子输运与复合的影响。

研究成果

研究表明，InGaN/GaN多量子阱太阳能电池在高温下的性能受量子阱数量和势垒层厚度显著影响。高温时载流子传输以热电子发射为主，但在耗尽区外受复合限制。交流小信号分析为器件物理提供了更深入的见解，表明优化多量子阱设计以匹配工作温度对实现高性能太阳能电池至关重要。

研究不足

该研究受限于氮化铟镓太阳能电池固有的材料问题，例如晶格失配、极化诱导电场以及低空穴型掺杂。此外，分析假设自发极化和热释电系数的温度依赖性可忽略不计，这可能无法完全反映材料在高温下的行为。

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