一种新型锗硅混晶异质结构太阳电池的设计与理论分析
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第 肌狲 卷 第 ４ 目 期 一 种 新 型 锗 硅 混 晶 异 质 结 构 太 阳 电 池 的设 计 与理 论 分 析 。一 ７７ ‘ 李成虎 赵玉文 黎雪梅 王福永 王玉亭 阎晓彬 — — 一 一 ．‘ｒ — 一 （ 京 市 太 阳 能 研 究 所 ， 京 １ ３ 北 北 呻 ） 文 擒 为减 少 通 常 锗 硅 混 晶太 阳 电 池的 异 质 界面 复 合 及 窄 能 隙 引入 的 体 内复 合 增 强 ， 出 了 一 提 种 新 型 结构 锗 硅混 晶 太 阳 电池模 型 。 反映 电池 阿光 生少 子 运 动的 参数 及 物 理过 程 分析 后 得 出该 对 模 型 少 子 连 续 方 程 计 算 结 果 表 明 ， 电 池 模 型 ， 优 化 条 件 下 既 能 减 少 高 浓 度 锗 导 致 的 复 合 增 该 在 强， 叉能拓 宽 长 波光谱 响 应 。计 算预 测 的最 佳转 换 效 率 为 １ ． 。 ７２ ０ 引 言 为 降 低 太 阳 电 池 的成 本 ， 晶体 硅 薄 膜 电 池 的 研 究 热 潮 再 一 次 兴 起 。 主 要 原 因 是 减 少 了成 其 本 极 高 的 电子 级 硅 材 料 的 使 用 ， 高 了材 料 的 利 用率 。对 通 常 直 拉 或 浇 铸 硅 锭 ， 阳 电池 厚 度 提 太 约 ３ ０ ｍ， 实 际 电池 的 制 作 工 艺 中通 过 切 、 、 浪 费 了 大 量 的 材 料 。 根据 ｓ 材 料 的 吸 收 特 ０． 在 ｕ 磨 抛 － 性 ，０ ｍ 厚 的 ｓ 层 能 吸 收 入 射 光 子 总 数 的 ９ 以 上 ］ ５ｇ ｉ ｏ 。对 于 厚 度 为 ３ ０ ｍ 左 右 的 硅 太 阳 电 ｏ． ｕ 池 （ 论 是 单 晶 还 是 多 晶 ）材 料 的 利 用 率 不 是 很 高 。 由 于 ｓ 的 能 隙 宽 度 为 １ １ｅ 吸 收 边 以 无 ， ｉ ． Ｖ， ２ 外 的 一 些 辐 射 没 有 利 用 上 。若 能 拓 宽 电 池 的吸 收 光 谱 范 围 ， 电池 的 输 出功 率 可 望 进 一 步 提 高 。 我 们 看 到 ， 提 高 ｓ 太 阳 电池 输 出功 率 同 时 降 低 成 本 方 面 ， 有 很 大 的 潜 力 。 为 此 ， 多 研 究 在 ｉ 还 许 者从理 论和工艺 上进行 了不少创造性工 作 。 Ｓ Ａ．Ｈｅ ｌ ． ａｙ和 Ｍ ． Ｇｒｅ ０ 最 早 在 理 论 上 研 究 了锗 硅 混 晶 异 质 结 太 阳 电 池 ， 们 考 虑 Ａ． ｅ ｎ 。 他 了 晶 格 失配 和 胁 变 的 影 响 ， 出 制 造 锗 硅 混 晶 异 质 结 太 阳 电
本文由加菲小兔子贡献 ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看 。 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 太 阳 能 学 报 Ｖ ｏ１． ２１， Ｎ ｏ．４ Ｏ ｃ ．． ００ ｔ ２ ０ ＡＣ１ ｒＡ ＥＮ ＥＲＧ Ｉ ＡＥ Ｏ ＬＡ Ｒ１ Ｎ１ Ｓ Ｓ ＳＩ Ｃ 单 声 子 辅 助 直 接 电子 跃 迁 的 条 件 下 由实 验 确 定 了 Ｓ Ｇ 禁 带 宽 度 ｒｕ ｓｅｎｓ Ｅ等 ｉ ｅ 与 ｘ的 关 系 。 Ｒｕｚ等 人 最 近 在 假设 双 声 子 辅 助 跃 迁 的 条 件 下 ， 析 吸 收 边 光 谱 数 据 得 出 ｉ 分 ｓ ｉ ｅ 带 宽 度 与 ｘ的关 系 ； 禁 Ｅ ｍ Ｖ ） １ ２ １ ｘ） ８ Ｏ （ 一 １ ４（ － ＋ ３ ＋ １ Ｏ （ － ｘ） （ ３ １－ ＜ ０ ８ ） ． ７ 在锗 硅 混 晶 区 由 于 存 在 锗 浓 度 的 梯 度 ， 而使 禁 带 宽 度 在 空 间 有 一 个 分 布 ， 们 把 此 分 布 用 图 ２ 我 示意 地 表 示 出来 从 图 ２可 见 ， 着 向 梯 度 区 纵 向深 度 的 增 加 ， 带 宽 度越 来 越 窄 ， 正 好 和 长 随 禁 这 波 的 吸 收 长 度 对 应 ， 而 有 利 于 向 长 波 段 拓 宽 吸 收 光谱 范 围 。 由于 禁带 宽 度 空间 分 布 ， 于 光 从 对 生 少 子 在 梯度 区 存 在 一 个 电场 ， 光 生 少 子 向 暗 电流 方 向 漂 移 。 光 生 少 子 受 到 的 影 响 如 何 ， 使 取 决 于 梯 度 区 的 电场 的 大 小 ， 而梯 度 区 电场 大 小 和 本 设 计 的 电 池 结 构 密 切相 关 电场 的 影 响 将 在后 面 详 细讨 论 。 为 进 行 数 值 计 算 ， 要 对 图 ２所示 的 各个 区 域 求 解 光 生 少子 的 空 间 分 布 。 们 只考 虑 纵 向 需 我 分 布 即 一 维 模 型 。 先 考 虑 发 射 区 和 空 间 电荷 区 ， 两 个 区域 内 光 生 少 子 的 分 布 和 普 通 的 标 准 首 这 电 池 没 有 区别 ， 由求 解 光 生 少 子 分 布 而得 到 的光 生 电流 已有 严 格 的 解 析 解 ， 且 本 文 提 出 的 并 电池 结 构 旨在 增 强 长 波 段 的 吸收 和 拓 宽 吸 收 谱 范 围 ． 以对 发 射 区 和 空 间 电荷 区 的 光 生伏 特 所 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 太 阳 能 学 报 ２ １卷 效 应 ， 用 文 献 ［ ］ 公 式 来 处 理 。 于 基 区 ． 子 连 续 方 程 的 形 式 和 文 献 ［］ 同 ， 边 界 条 件 可 ７的 对 电 ７相 但 不 同 ， 重新 求解 ， 对于梯 度区 ， 需 而 由于 存 在 空 间 电 场 ， 生少 子 的连 续 方 程 不 同 于 发 射 区 和 基 光 区 。 对 于 本 文 所 讨 论 问题 ， 度 区必 须 求 解 ， 然 在 讨 论 电 池 Ｊ 梯 虽 — 特 性 曲 线 时 按 电 流 连 续 性 原 理 ， 讨论 某 指 定 点 的 电流 密 度 即 可 ， 图 ２所 示 势 垒 区 和 基 区交 界 处 Ｗ 处 的 电流 密 度 。 只 如 但 是 ， 度 区 光 生 电流 对 Ｊ 梯 — 特 性 曲线 的 贡 献 通 过 基 区 和 梯 度 区 光 生 少 子 连 续 方 程 的 边 值 条 件 耦 合 在 一 起 ， 以 必 须 解 出梯 度 区光 生 少 子 的 分 布 ， 过 方 程 解 的 系 数 耦 合 到 基 区光 生 电流 所 通 公 式 中 去 ， 便 反 映 梯 度 区 光 生 伏 特 效 应 的 贡 献 。 管 锗 浓 度 的 空 间 分 布 破 坏 了 空 间 平 移 对 称 以 尽 性 ， 定 在 晶 体 周 期 场 平 移 对 称性 条 件 下 导 出 的 物 理 定律 依 然 有 效 ， 作 为 近 似 ， 略 平 移 对 假 即 忽 称 破 缺 的 影 响 ， 梯 度 区 仍 然 可 以 写 下 相 应 的方 程 。而 对 梯 度 区的 电场 ， 物 理 图象 作 出这 样 在 接 的假 定 ： 由 于 Ｇｅ原 子 的 原 子 序 数 （ 一３ ） 于 硅原 子 序 数 （ 一 １ ） 每 一 格 点 原 子 的 价 电 ｚ ２大 ｚ ４ ， 子 相 互 作 用 增 强 ， 电子 受 到 有 效 原 子 实 的 作 用 增 强 而 导 致 电子 能 量 下 降 。 易 看 到 价 带 电子 使 容 的 相 互 作 用 强 于 原子 实 对 导 带 电 子 的作 用 。为此 ， 设 导 带 的 变 化 为 能 隙 Ｅ 假 变 化 的 １ ４ 故 梯 ／， 度 区的 电 场 可 以 写 为 Ｅ一 一 一 一 ０ ２ ． ５ （ ） １
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池 关 键 是 减 小 引 入 锗 硅 混 晶 所带 指 来 的 附 加 复 合 的 影 响 。 这 包括 由胁 变 调 节 晶格 失 配 以避 免 形 成 失 配 位 错 。他 们 的 理 论 分 析 与 计 算 机 模 拟 结 果 表 明 ： 厚 度 小于 ］０ ｍ 的 单 晶 ｓ 电 池 ， 入 浓 度 为 １一 ２ 的锗 硅 混 晶 区 对 Ｏ． ｕ ｉ 加 ｏ ｏ 可 以 显 著 提 高 电池 效 率 。 Ｈｅ ｌ 人 的工 作 中虽 然 可 以 拓 宽 吸 收 范 围 ， 锗 浓 度 有 一 定 的 限 在 ａｙ等 但 制。 Ｋ．Ｓ ｉ［ 等 人 则 从 理 论 和 工 艺 上 详 尽 地 分 析 了 影 响 锗 硅 混 晶 薄 膜 太 阳 电池 效 率 提 高 的 ａｄａ ３ 因 素 。他 们 的 工作 表 明 ， Ｓ／ ｉ ｅ异 质 结 可 以减 少 基 区 的 暗饱 和 电流 ， 发 射 区 和 基 区结 Ｐ ｉｐＳＧ 在 后 引 入 的 ｐｓ／ —ｉ －ｉｐＳＧｅ异 质 结 也 可 控 制 发 射 区 的 暗 电 流 ， 驰 豫 的 锗 硅 混 晶 并 无 显 著 损 且 失 ， 得 到 了提 高 。理 论 计 算 的 电池 效 率 可 达 ｌ ， 艺 上 实 现 电池 （ 度 为 １ ｇ ） 率 达 ．也 ， ５ 工 厚 ５ｉ 效 ｎ １ ． ， 硅 混 晶 电池 的扩 散 长 度 为 ］０ ｍ ， 错 密 度 １ １ ６ １４ 锗 Ｏ． 位 ｕ ０－ ０ｃ ｍ一 。但是 ， 于 电 池很 薄 ， 由 辐 本 文 １ ９ ？ ９０ ９ ９ｏ ９收 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ ４期 李 成虎 等 ： 一种 新型 锗 硅 混 晶异 质 结构 太 阳 电池 的 设计 与理 论 分析 ４１ １ 射 吸收有所 限制 ， 和文献 ［ ］ 比， 光谱响应 曲线 在长波处 并未拓宽 ， 只是 利用 了吸收系数 １相 其 而 的提 高 。 数值 模 拟 表 明 ， 充 分 利 用 驰 豫 锗 硅 混 晶 吸 收 增 强 ， 以选 取 不 同 的 电池 设 计 参 数 ： 为 可 锗 硅 混 晶 区 的 掺 杂 浓 度 大 于 纯 硅 基 区 的 掺 杂 浓 度 ， 层 厚 度 应 接 近 发 射 区深 度 ， 指 出 锗 的 最 佳 顶 并 浓 度 为 １ 左 右 。为 避 免 ｐ Ｓ／ — ｉ ０ － ｉｐ ＳＧｅ界 面 复 合 ，－ ｉｐＳＧｅ异 质 结 应 位 于 耗 尽 区 之 外 ｐＳ／ — ｉ Ｌｎ ａＭ 等 ＾ 则 从 理 论 上 研 究 了 由于 锗 浓 度 增 加 而 导 致 的 开 路 电 压 下 降 的 问 题 。他 ｉｄ Ｅ Ｏ 们把 Ｓ 一Ｇ ｉ ｅ 引入多 层结构 的硅薄 膜 电池 中， 由于硅材 料 本 身 质量 不佳 ， 能隙变 窄导致 的 损 失 可 以不 必考 虑 ， 光 生 少 子 却 尽 可 能 被 收 集 。 论 计算 表 明 ， 度 为 １ ｍ 的 多 结 锗 硅 混 晶 而 理 厚 电 池 在 锗 浓 度 ９ 时 的 教 率 为 １ ． ， 一４ ０ Ｏ ５８ Ｖ ５ ｍ Ｖ， 一５ ｍＡ Ｊ ０ １ 电池 结 构 设 计 与 模 型 考 虑 到 上 述 研 究 者 的工 作 ， 们 设 计 了 一 种 新 型 的锗 硅 混 晶异 质 结 太 阳 电 池 。 结 构 既 有 我 该 利于光 吸收的增强 ， 又能 拓 宽 长 波 段 的吸 收谱 ， 结 构 如 图 １ 示 。 其 所 ＋ 图 １ ｓ。 ｉ …Ｇｅ／ ｉ 质结 太 阳 电池 的结 构 Ｓ异 图 ２ ｓ 卜 。梯度 异 质结 太阳 电 池能 带结 构 示 意 图 ｌ Ｇｅ 基 区和梯度 区界面上并 不存在 晶格 失配造 成 的界 面态 。它和一般 的锗硅 混晶异 质结 电池 不 同之 处 是 从 基 区结 束 位 置 开 始 引入 锗 硅 混 晶 区 ， 的 浓 度 从 Ｏ开 始 逐 渐 增 至 某 一 最 大 值 ｘ． 锗 即 在 锗 硅 混 晶 区存 在 ｘ 的梯 度 ， 后 接 下 来 是 背 场 掺 杂 区 。 这 样 ， ｐ － ｉＳＯｅ界 面 处 ， 变 然 在 ＋ Ｓ／ ｉ 渐 区 中 不 存 在 胁 变 ， 定 渐 变 区 能 带 的 变 化 是 连 续 的 ， 致 能 隙 的 变 化 也 是 连 续 的 。Ｒ 假 导 Ｂ ａ
本文由加菲小兔子贡献 ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看 。 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 太 阳 能 学 报 Ｖ ｏ１． ２１， Ｎ ｏ．４ Ｏ ｃ ．． ００ ｔ ２ ０ ＡＣ１ ｒＡ ＥＮ ＥＲＧ Ｉ ＡＥ Ｏ ＬＡ Ｒ１ Ｎ１ Ｓ Ｓ ＳＩ Ｃ 单 声 子 辅 助 直 接 电子 跃 迁 的 条 件 下 由实 验 确 定 了 Ｓ Ｇ 禁 带 宽 度 ｒｕ ｓｅｎｓ Ｅ等 ｉ ｅ 与 ｘ的 关 系 。 Ｒｕｚ等 人 最 近 在 假设 双 声 子 辅 助 跃 迁 的 条 件 下 ， 析 吸 收 边 光 谱 数 据 得 出 ｉ 分 ｓ ｉ ｅ 带 宽 度 与 ｘ的关 系 ； 禁 Ｅ ｍ Ｖ ） １ ２ １ ｘ） ８ Ｏ （ 一 １ ４（ － ＋ ３ ＋ １ Ｏ （ － ｘ） （ ３ １－ ＜ ０ ８ ） ． ７ 在锗 硅 混 晶 区 由 于 存 在 锗 浓 度 的 梯 度 ， 而使 禁 带 宽 度 在 空 间 有 一 个 分 布 ， 们 把 此 分 布 用 图 ２ 我 示意 地 表 示 出来 从 图 ２可 见 ， 着 向 梯 度 区 纵 向深 度 的 增 加 ， 带 宽 度越 来 越 窄 ， 正 好 和 长 随 禁 这 波 的 吸 收 长 度 对 应 ， 而 有 利 于 向 长 波 段 拓 宽 吸 收 光谱 范 围 。 由于 禁带 宽 度 空间 分 布 ， 于 光 从 对 生 少 子 在 梯度 区 存 在 一 个 电场 ， 光 生 少 子 向 暗 电流 方 向 漂 移 。 光 生 少 子 受 到 的 影 响 如 何 ， 使 取 决 于 梯 度 区 的 电场 的 大 小 ， 而梯 度 区 电场 大 小 和 本 设 计 的 电 池 结 构 密 切相 关 电场 的 影 响 将 在后 面 详 细讨 论 。 为 进 行 数 值 计 算 ， 要 对 图 ２所示 的 各个 区 域 求 解 光 生 少子 的 空 间 分 布 。 们 只考 虑 纵 向 需 我 分 布 即 一 维 模 型 。 先 考 虑 发 射 区 和 空 间 电荷 区 ， 两 个 区域 内 光 生 少 子 的 分 布 和 普 通 的 标 准 首 这 电 池 没 有 区别 ， 由求 解 光 生 少 子 分 布 而得 到 的光 生 电流 已有 严 格 的 解 析 解 ， 且 本 文 提 出 的 并 电池 结 构 旨在 增 强 长 波 段 的 吸收 和 拓 宽 吸 收 谱 范 围 ． 以对 发 射 区 和 空 间 电荷 区 的 光 生伏 特 所 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 太 阳 能 学 报 ２ １卷 效 应 ， 用 文 献 ［ ］ 公 式 来 处 理 。 于 基 区 ． 子 连 续 方 程 的 形 式 和 文 献 ［］ 同 ， 边 界 条 件 可 ７的 对 电 ７相 但 不 同 ， 重新 求解 ， 对于梯 度区 ， 需 而 由于 存 在 空 间 电 场 ， 生少 子 的连 续 方 程 不 同 于 发 射 区 和 基 光 区 。 对 于 本 文 所 讨 论 问题 ， 度 区必 须 求 解 ， 然 在 讨 论 电 池 Ｊ 梯 虽 — 特 性 曲 线 时 按 电 流 连 续 性 原 理 ， 讨论 某 指 定 点 的 电流 密 度 即 可 ， 图 ２所 示 势 垒 区 和 基 区交 界 处 Ｗ 处 的 电流 密 度 。 只 如 但 是 ， 度 区 光 生 电流 对 Ｊ 梯 — 特 性 曲线 的 贡 献 通 过 基 区 和 梯 度 区 光 生 少 子 连 续 方 程 的 边 值 条 件 耦 合 在 一 起 ， 以 必 须 解 出梯 度 区光 生 少 子 的 分 布 ， 过 方 程 解 的 系 数 耦 合 到 基 区光 生 电流 所 通 公 式 中 去 ， 便 反 映 梯 度 区 光 生 伏 特 效 应 的 贡 献 。 管 锗 浓 度 的 空 间 分 布 破 坏 了 空 间 平 移 对 称 以 尽 性 ， 定 在 晶 体 周 期 场 平 移 对 称性 条 件 下 导 出 的 物 理 定律 依 然 有 效 ， 作 为 近 似 ， 略 平 移 对 假 即 忽 称 破 缺 的 影 响 ， 梯 度 区 仍 然 可 以 写 下 相 应 的方 程 。而 对 梯 度 区的 电场 ， 物 理 图象 作 出这 样 在 接 的假 定 ： 由 于 Ｇｅ原 子 的 原 子 序 数 （ 一３ ） 于 硅原 子 序 数 （ 一 １ ） 每 一 格 点 原 子 的 价 电 ｚ ２大 ｚ ４ ， 子 相 互 作 用 增 强 ， 电子 受 到 有 效 原 子 实 的 作 用 增 强 而 导 致 电子 能 量 下 降 。 易 看 到 价 带 电子 使 容 的 相 互 作 用 强 于 原子 实 对 导 带 电 子 的作 用 。为此 ， 设 导 带 的 变 化 为 能 隙 Ｅ 假 变 化 的 １ ４ 故 梯 ／， 度 区的 电 场 可 以 写 为 Ｅ一 一 一 一 ０ ２ ． ５ （ ） １
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池 关 键 是 减 小 引 入 锗 硅 混 晶 所带 指 来 的 附 加 复 合 的 影 响 。 这 包括 由胁 变 调 节 晶格 失 配 以避 免 形 成 失 配 位 错 。他 们 的 理 论 分 析 与 计 算 机 模 拟 结 果 表 明 ： 厚 度 小于 ］０ ｍ 的 单 晶 ｓ 电 池 ， 入 浓 度 为 １一 ２ 的锗 硅 混 晶 区 对 Ｏ． ｕ ｉ 加 ｏ ｏ 可 以 显 著 提 高 电池 效 率 。 Ｈｅ ｌ 人 的工 作 中虽 然 可 以 拓 宽 吸 收 范 围 ， 锗 浓 度 有 一 定 的 限 在 ａｙ等 但 制。 Ｋ．Ｓ ｉ［ 等 人 则 从 理 论 和 工 艺 上 详 尽 地 分 析 了 影 响 锗 硅 混 晶 薄 膜 太 阳 电池 效 率 提 高 的 ａｄａ ３ 因 素 。他 们 的 工作 表 明 ， Ｓ／ ｉ ｅ异 质 结 可 以减 少 基 区 的 暗饱 和 电流 ， 发 射 区 和 基 区结 Ｐ ｉｐＳＧ 在 后 引 入 的 ｐｓ／ —ｉ －ｉｐＳＧｅ异 质 结 也 可 控 制 发 射 区 的 暗 电 流 ， 驰 豫 的 锗 硅 混 晶 并 无 显 著 损 且 失 ， 得 到 了提 高 。理 论 计 算 的 电池 效 率 可 达 ｌ ， 艺 上 实 现 电池 （ 度 为 １ ｇ ） 率 达 ．也 ， ５ 工 厚 ５ｉ 效 ｎ １ ． ， 硅 混 晶 电池 的扩 散 长 度 为 ］０ ｍ ， 错 密 度 １ １ ６ １４ 锗 Ｏ． 位 ｕ ０－ ０ｃ ｍ一 。但是 ， 于 电 池很 薄 ， 由 辐 本 文 １ ９ ？ ９０ ９ ９ｏ ９收 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ ４期 李 成虎 等 ： 一种 新型 锗 硅 混 晶异 质 结构 太 阳 电池 的 设计 与理 论 分析 ４１ １ 射 吸收有所 限制 ， 和文献 ［ ］ 比， 光谱响应 曲线 在长波处 并未拓宽 ， 只是 利用 了吸收系数 １相 其 而 的提 高 。 数值 模 拟 表 明 ， 充 分 利 用 驰 豫 锗 硅 混 晶 吸 收 增 强 ， 以选 取 不 同 的 电池 设 计 参 数 ： 为 可 锗 硅 混 晶 区 的 掺 杂 浓 度 大 于 纯 硅 基 区 的 掺 杂 浓 度 ， 层 厚 度 应 接 近 发 射 区深 度 ， 指 出 锗 的 最 佳 顶 并 浓 度 为 １ 左 右 。为 避 免 ｐ Ｓ／ — ｉ ０ － ｉｐ ＳＧｅ界 面 复 合 ，－ ｉｐＳＧｅ异 质 结 应 位 于 耗 尽 区 之 外 ｐＳ／ — ｉ Ｌｎ ａＭ 等 ＾ 则 从 理 论 上 研 究 了 由于 锗 浓 度 增 加 而 导 致 的 开 路 电 压 下 降 的 问 题 。他 ｉｄ Ｅ Ｏ 们把 Ｓ 一Ｇ ｉ ｅ 引入多 层结构 的硅薄 膜 电池 中， 由于硅材 料 本 身 质量 不佳 ， 能隙变 窄导致 的 损 失 可 以不 必考 虑 ， 光 生 少 子 却 尽 可 能 被 收 集 。 论 计算 表 明 ， 度 为 １ ｍ 的 多 结 锗 硅 混 晶 而 理 厚 电 池 在 锗 浓 度 ９ 时 的 教 率 为 １ ． ， 一４ ０ Ｏ ５８ Ｖ ５ ｍ Ｖ， 一５ ｍＡ Ｊ ０ １ 电池 结 构 设 计 与 模 型 考 虑 到 上 述 研 究 者 的工 作 ， 们 设 计 了 一 种 新 型 的锗 硅 混 晶异 质 结 太 阳 电 池 。 结 构 既 有 我 该 利于光 吸收的增强 ， 又能 拓 宽 长 波 段 的吸 收谱 ， 结 构 如 图 １ 示 。 其 所 ＋ 图 １ ｓ。 ｉ …Ｇｅ／ ｉ 质结 太 阳 电池 的结 构 Ｓ异 图 ２ ｓ 卜 。梯度 异 质结 太阳 电 池能 带结 构 示 意 图 ｌ Ｇｅ 基 区和梯度 区界面上并 不存在 晶格 失配造 成 的界 面态 。它和一般 的锗硅 混晶异 质结 电池 不 同之 处 是 从 基 区结 束 位 置 开 始 引入 锗 硅 混 晶 区 ， 的 浓 度 从 Ｏ开 始 逐 渐 增 至 某 一 最 大 值 ｘ． 锗 即 在 锗 硅 混 晶 区存 在 ｘ 的梯 度 ， 后 接 下 来 是 背 场 掺 杂 区 。 这 样 ， ｐ － ｉＳＯｅ界 面 处 ， 变 然 在 ＋ Ｓ／ ｉ 渐 区 中 不 存 在 胁 变 ， 定 渐 变 区 能 带 的 变 化 是 连 续 的 ， 致 能 隙 的 变 化 也 是 连 续 的 。Ｒ 假 导 Ｂ ａ
