砷化镓太阳电池学习教案

1、会计学1砷化镓太阳电池砷化镓太阳电池(ti yn din ch)第一页，共26页。6月16日18时49分，神舟九号飞船(下称“神九飞船”)发射12分钟后，在浩瀚太空中成功展开位于两侧的太阳能电池帆板，犹如神九飞船长出的一对美丽翅膀。事实上，这对太阳能电池帆板，正是神九飞船的“翅膀”，为其遨游太空并完成(wn chng)空间探测任务提供着不竭动力。第2页/共26页第二页，共26页。任务(rn wu)一、 GaAs太阳电池的发展历程及特点任务(rn wu)二、 GaAs太阳电池的结构及制备工艺课外(kwi)任务检查第3页/共26页第三页，共26页。1、GaAs太阳电池(ti yn din ch)的

2、发展历程2、GaAs太阳电池(ti yn din ch)的材料性质 Ga As原子序数及电子排布3、-V族化合物太阳电池(ti yn din ch)与硅比较具有的特性有哪些？第4页/共26页第四页，共26页。世界上首次发现GaAs材料具有(jyu)光伏效应理论上估算( sun)，GaAs单结太阳电池的效率可达27% Gobat等研制(ynzh)了第1个掺锌GaAs太阳电池采用LPE(液相外延)技术引入GaAlAs异质窗口层，降低了GaAs表面的复合速率，使GaAs太阳电池的效率达16% 实验室最高效率已达到50%（来自IBM公司数据）产业生产转化率可达30%以上 1954195620世纪60年

3、代 20世纪70年代世纪80年代后1 1、GaAsGaAs的发展历程的发展历程第5页/共26页第五页，共26页。1 1、GaAsGaAs的发展历程的发展历程曲折曲折第6页/共26页第六页，共26页。1 1、GaAsGaAs的发展历程的发展历程黄金时黄金时代代第7页/共26页第七页，共26页。1 1、GaAsGaAs的发展历程的发展历程应用领应用领域域第8页/共26页第八页，共26页。1 1、GaAsGaAs的发展历程的发展历程应用领应用领域域第9页/共26页第九页，共26页。第10页/共26页第十页，共26页。 多元化合物薄膜太阳能电池(dinch)材料为无机盐，其主要包括III-V族化合物（

4、GaAs,InP等）、族化合物（CdTe系)、和磷化锌及铜铟硒(CuIn(S/Se)2, 简称CIS)薄膜电池(dinch)等.2 2、GaAsGaAs材料的性质材料的性质第11页/共26页第十一页，共26页。2 2、GaAsGaAs材料的性质材料的性质第12页/共26页第十二页，共26页。晶体结构：GaAs材料的晶体结构属于闪锌矿型晶格结构。化学键：四面体键，键角为10928，主要为共价成分。由于镓、砷原子不同，吸引电子的能力不同，共价键倾向砷原子，具有负电性，导致(dozh)Ga-As键具有一定的离子特性，使得砷化镓材料具有独特的性质。2 2、GaAsGaAs材料的性质材料的性质第13页/

5、共26页第十三页，共26页。2 2、GaAsGaAs材料的性质材料的性质第14页/共26页第十四页，共26页。第15页/共26页第十五页，共26页。小结小结(xioji)(xioji)1、GaAs属于-族化合物半导体材料(cilio)。2、GaAs材料(cilio)的晶体结构属于闪锌矿型晶格结构。第16页/共26页第十六页，共26页。 高的能量转换效率：直接带隙能带结构，GaAs的带隙为1.42eV，处于太阳电池材料所要求的最佳带隙宽度范围； 电子迁移率高； 易于制成非掺杂的半绝缘体单晶材料，其电阻率可达108 兆欧 以上； 具有良好的抗辐射能力：由于III-V族化合物是直接带隙，少数载流子扩

6、散长度较短，且抗辐射性能好，更适合空间(kngjin)能源领域； 温度系数小：能在较高的温度下正常工作。3 3、GaAsGaAs太阳电池的特点太阳电池的特点优点优点第17页/共26页第十七页，共26页。资源稀缺，价格昂贵，约Si材料的10倍；污染环境，砷化物有毒物质，对环境会造成污染；机械强度较弱，易碎；制备困难，砷化镓在一定条件下容易分解，而且砷材料是一种易挥发性物质，在其制备过程(guchng)中，要保证严格的化学计量比是一件困难的事。材料密度大，GaAs材料密度为5.32g/cm3，是Si材料密度的2倍多3 3、GaAsGaAs太阳电池的特点太阳电池的特点缺缺点点第18页/共26页第十八

7、页，共26页。第19页/共26页第十九页，共26页。第20页/共26页第二十页，共26页。总结总结(zngji)(zngji)1 1、 GaAs GaAs的发展的发展(fzhn)(fzhn)历程历程2 2、 GaAs GaAs的材料的材料(cilio)(cilio)性质性质GaAs属于（ ）化合物半导体材料。-族第21页/共26页第二十一页，共26页。总结总结(zngji)(zngji)1 1、 GaAs GaAs的发展的发展(fzhn)(fzhn)历程历程2 2、 GaAs GaAs的材料的材料(cilio)(cilio)性质性质GaAs属于-族化合物半导体材料。GaAs材料的晶体结构属于（

8、 ）晶格结构。闪锌矿型第22页/共26页第二十二页，共26页。总结总结(zngji)(zngji)3 3、 GaAs GaAs太阳电池太阳电池(ti yn din ch)(ti yn din ch)的优缺点的优缺点优点优点电子迁移率高； 易于制成非掺杂的半绝缘体单晶材料，其电阻率可达108 兆欧 以上； 具有良好的抗辐射能力(nngl)：由于III-V族化合物是直接带隙，少数载流子扩散长度较短，且抗辐射性能好，更适合空间能源领域； 温度系数小：能在较高的温度下正常工作。高的能量转换效率： GaAs具有（ ）带隙能带结构，GaAs的带隙为（ ），处于太阳电池材料所要求的最佳带隙宽度范围；直接/间

9、接1.42eV/4.56EV直接1.42eV第23页/共26页第二十三页，共26页。总结总结(zngji)(zngji)3 3、 GaAs GaAs太阳电池太阳电池(ti yn din ch)(ti yn din ch)的优缺点的优缺点缺点缺点资源稀缺，价格昂贵，约Si材料的10倍；污染环境，砷化物有毒物质，对环境会造成污染；机械强度较弱，易碎；制备(zhbi)困难，砷化镓在一定条件下容易分解，而且砷材料是一种易挥发性物质，在其制备(zhbi)过程中，要保证严格的化学计量比是一件困难的事。材料密度大，GaAs材料密度为5.32g/cm3，是Si材料密度的2倍多怎么办？思考题怎么办？思考题第24页/共