利用外延剥离工艺制备的增强光捕获效果的薄膜III-V量子点太阳能电池
摘要：薄膜InAs/GaAs量子点（QD）太阳能电池是通过外延剥离（ELO）制备的 n-i-p{+} 深结构和平面反射镜。外部量子效率测量表明，与基于晶片的 QD 电池相比，ELO QD 电池中的 QD 光电流增加了两倍。在 GaAs 波长范围内，ELO QD 电池完全保留了基准单结 ELO 电池的电流收集效率。我们通过全波光学模拟证明，在 ELO 电池背面集成微图案衍射光栅可使 QD 对近红外光的吸收增强十倍以上。利用基于物理的模拟，我们详细讨论了实验结果，并确定了 QD 动力学和缺陷对电池光伏性能的影响。实验证明，QD 堆栈中的非辐射复合是报告设备的开路电压（$V\_{oc}$）的瓶颈。更重要的是，我们的理论计算证明，$V\_{oc}$与QD基态存在0.3 V的偏移是可靠的尺度，用来评估可达到的$V\_{oc}$并量化通过减少非辐射复合来改进的空间。在解决了材料质量问题的前提下，通过输运和严谨的电磁模拟，我们证明了具有20层InAs/GaAs QD的光捕获增强薄膜电池在非集中光、室温下可达到28\%以上的效率。如果充分利用光子回收，预计可达到30\%的效率。
作者：F Cappelluti, D Kim, M van Eerden, AP C''edola, T Aho, G Bissels, F Elsehrawy, J Wu, H Liu, P Mulder, G Bauhuis, J Schermer, T Niemi, M Guina
论文ID：1805.10275
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2018-05-28