新型InGaN/Si异质结太阳能电池制备及相关物理问题研究

常规Si基太阳能电池的效率已接近其理论极限，迫切需要将Si材料与新的光伏材料相结合以提高电池的光电转换效率。理论计算表明，当双结电池的两个子电池的带宽分别为1.1eV和1.71eV时，其理论极限效率可达50%。而Si带宽为1.12eV，如果能在P型硅衬底上生长一层N型InGaN（铟组分控制在0.46左右时，带宽约为1.7eV），形成InGaN/Si单异质结太阳能电池，或者在常规的Si同质结电池上外延生长InGaN的P-N结，形成n-p-n-p的InGaN/Si双结太阳能电池，可以大大提高其光电转换效率。InGaN/Si异质结太阳能电池的成功研制，有望提高现有硅电池的性价比，这对于提高我国太阳能电池产业的竞争力，支持我国太阳能产业可持续发展具有十分重要的现实意义。

根据项目计划研究内容和研究目标，经过项目组成员的努力，圆满完成了项目计划研究任务。研究了InGaN材料MOCVD生长机理、工艺条件对InGaN材料组分等相关参数的影响以及P型InGaN材料制备，对InGaN/Si太阳能电池的结构和光电转换效率等参数进行了设计和模拟分析，在此基础上开展了2英寸Si（111）衬底上GaN/InGaN多量子阱太阳能电池结构材料外延生长研究，并经过器件工艺优化研制出了InGaN/Si太阳能电池原型器件。通过该项目的实施，发表相关研究论文12篇，申请国家发明专利2项，获得授权国家发明专利2项，培养毕业博士研究生2名，硕士研究生2名。所取得的成果对于探索发展新型高效太阳能电池具有一定的意义。