芯壳结构砷化镓一维纳米线的局域结构及其光伏电池应用研究

芯壳结构GaAs太阳能电池，可在保证砷化镓基太阳能电池光电转换效率的同时，简化器件制备工艺、降低制作成本。但作为一个基于纳米尺度的新型光伏器件结构，芯壳结构制备、pn掺杂实现和载流子表面复合等材料科学的基础问题仍然制约着芯壳结构太阳能电池性能的提高。鉴于芯壳结构可能的应用前景和当前存在的问题，在本项目拟采用同步辐射X光吸收结构谱探索金辅助分子束外延技术制备的GaAs芯壳纳米线的局域结构，探索芯壳pn结构的生长机制、掺杂机理和表面复合抑制工艺，并在以上研究的基础上制备芯壳结构纳米光伏器件，通过对光伏器件光电性能表征，理解材料制备工艺对器件性能的影响，进而为光伏器件的优化提供制备经验和科学依据。该项目的成功实施可以为我国在利用GaAs材料材料制备光伏器件提供一个新手段，对推进GaAs太阳能电池产业化应用有着极为重要意义。

本项目通过使用FDTD计算，理论上验证了芯壳结构砷化镓纳米阵列结构的光陷阱效应，同时结合光电耦合模型，分析了体缺陷、表面缺陷对芯壳结构纳米光伏器件外量子效率、开路电压、短路电流的影响。实验上，使用分子束外延设备制备芯壳pn结构砷化镓纳米线，重点探讨了生长机制、掺杂机理和表面复合抑制工艺，并在以上研究的基础上制备芯壳结构纳米光伏器件，通过对光伏器件光电性能表征，理解材料制备工艺对器件性能的影响，进而为光伏器件的优化提供制备经验和科学依据。