1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。IIIV族化合物半導(dǎo)體整體多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池光伏技術(shù)的新突破文庫(kù)-本文由飛過(guò)無(wú)痕zr貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。評(píng)論III-V族化合物半導(dǎo)體整體多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池光伏技術(shù)的新突破陳文浚帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶，不能對(duì)光生電流產(chǎn)生貢獻(xiàn)，這構(gòu)成了光電轉(zhuǎn)換中的電流損失。而能量高于半導(dǎo)體帶隙寬度的光子只能將一個(gè)電子激發(fā)到導(dǎo)帶，把與帶隙寬度相當(dāng)?shù)哪芰總鹘o光生載流子，多余的能量則將以聲子的形式傳給晶格，變成熱能，構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換中所謂的電壓損失。因此，若選擇窄帶隙半導(dǎo)體，

2、則太陽(yáng)電池的短路電流密度高而開(kāi)路電壓低；若選擇寬帶隙半導(dǎo)體，則太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓高而短路電流密度低。此顧而失彼，除非引入新的機(jī)理，其光電轉(zhuǎn)換效率為固有的帶隙寬度所限制，非聚光條件下的理論上限為。使是帶隙寬即度與太陽(yáng)光譜較為匹配的單結(jié)電池，已實(shí)現(xiàn)的效率的最好結(jié)果也僅為。作者近照顯然，以多種帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成級(jí)連太陽(yáng)電池，用各級(jí)子電池去吸收利用與其帶隙寬度最相匹配的那部分太陽(yáng)光譜，從而減小上述單結(jié)電池在光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中的“電流損失”和電壓損失”，是突破上述光電轉(zhuǎn)換效率限制“的最好途徑。圖所示，當(dāng)設(shè)計(jì)方案為各級(jí)子電池相互疊加如時(shí)，子電池要按材料的帶隙寬度從寬到窄依次排列。陽(yáng)光首太先進(jìn)入頂部帶

3、隙最寬的第一級(jí)，未被吸收的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光則逐級(jí)向下透射進(jìn)入下層各級(jí)電池，直至被全部吸收。事實(shí)上，早在硅太陽(yáng)電池在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生的第二年，即年，就已經(jīng)有人提出這樣的設(shè)計(jì)思想。從上個(gè)世紀(jì)年代起，在硅和砷化鎵等單結(jié)太陽(yáng)電池達(dá)到較高性能水平后，為了實(shí)現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)換效率，人們開(kāi)始更多地注意多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池的研究，有越來(lái)越多的論文對(duì)理論設(shè)計(jì)和方案選擇開(kāi)展探討。實(shí)現(xiàn)多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單易行的方法就是分別制備各級(jí)子電池，然后把它們機(jī)械地疊加起來(lái)。例如，有人曾用帶隙為的族化合物半導(dǎo)體和帶隙約為從年第一只光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平的硅太陽(yáng)電池在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生起，光伏技術(shù)已有了多年的發(fā)展歷史。在上個(gè)世紀(jì)

4、年代引發(fā)的能源危機(jī)刺激下，在空間飛行器能源系統(tǒng)需求的牽引下，這一技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)不斷取得重要技術(shù)突破。晶體硅太陽(yáng)電池、晶硅薄膜太陽(yáng)電池、非族化合物半導(dǎo)體多晶薄膜族化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池、太陽(yáng)電池等，越來(lái)越多的太陽(yáng)電池技術(shù)日趨成熟。電轉(zhuǎn)換效光率的不斷提高及制造成本的持續(xù)降低，使今天的光伏技術(shù)在空間和地面都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而回顧和評(píng)價(jià)光伏技術(shù)在最近年的進(jìn)展，基于砷化鎵的族化合物半導(dǎo)體多結(jié)太陽(yáng)電池技術(shù)的迅速發(fā)展應(yīng)是最引人矚目的里程碑式突破。時(shí)至今天，（）三結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池大規(guī)模生產(chǎn)的平均效率已接近，使年前占據(jù)空間能源應(yīng)用主導(dǎo)地位的硅太陽(yáng)電池幾乎讓出了全部空間市場(chǎng)。在高倍聚光條件下，這種多結(jié)太陽(yáng)電池的實(shí)

5、驗(yàn)室效率已接近。極高的光電轉(zhuǎn)換效率使其在未來(lái)的年里有可能與傳統(tǒng)的平板式硅太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)在地面應(yīng)用中爭(zhēng)奪市場(chǎng)。最近的發(fā)展動(dòng)態(tài)表明，族化合物半導(dǎo)體多結(jié)太陽(yáng)電池，作為光伏領(lǐng)域內(nèi)新的技術(shù)突破，有著廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。的族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙結(jié)電池實(shí)現(xiàn)了的光電轉(zhuǎn)換效率。由和構(gòu)成的機(jī)械疊加雙結(jié)電池也都曾實(shí)現(xiàn)較高的性能。但即使是對(duì)于最簡(jiǎn)單的雙結(jié)電池，機(jī)械級(jí)連的方法也具有難以克服的缺點(diǎn)。先，頂電池對(duì)于底電池必須是透明”的。使用厚襯首當(dāng)“多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池的高光電轉(zhuǎn)換效率機(jī)理和發(fā)展背景基于只有能量高于半導(dǎo)體帶隙寬作者簡(jiǎn)介：陳文浚（），男，北京市人?，F(xiàn)為中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所（天津電源研究所）研究員級(jí)高級(jí)

6、工程師。年畢業(yè)于清華大學(xué)半導(dǎo)體材料與器件專(zhuān)業(yè)。三十七年來(lái)一直在第一線(xiàn)從事太陽(yáng)電池的基礎(chǔ)研究與生產(chǎn)，曾獲得八項(xiàng)國(guó)家及部市級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。從年起享受政府特殊津貼，年國(guó)家勞動(dòng)人事部授予有突出貢獻(xiàn)中、青年專(zhuān)家稱(chēng)號(hào)。在過(guò)去的十年里，領(lǐng)導(dǎo)組建了國(guó)內(nèi)第一條砷化鎵太陽(yáng)電池金屬有機(jī)物氣相外延（）生產(chǎn)線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)從事基于砷化鎵的單結(jié)與多結(jié)電池研究與生產(chǎn)。第六屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議以后，為歷屆此會(huì)議組織委員會(huì)委員。度的個(gè)光子才能且只能激發(fā)產(chǎn)生一對(duì)光生載流子的原理，由單一半導(dǎo)體材料構(gòu)成的單結(jié)太陽(yáng)電池只能將太陽(yáng)光譜中的某一部分有效地轉(zhuǎn)化為電能。量能低于半導(dǎo)體帶隙寬度的光子無(wú)法將價(jià)評(píng)論的課題。后一種途徑，雖永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到與太陽(yáng)光譜的最佳

7、匹而配，卻更容易實(shí)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)。是這后一種正選擇實(shí)現(xiàn)了我們今天所看到的，以三結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池為代表的光伏技術(shù)新突破。事實(shí)上，由于單結(jié)電池從上個(gè)世紀(jì)年代初開(kāi)始已通過(guò)方法投入成熟的大規(guī)模生產(chǎn)，雖然有人嘗試過(guò)兩等其它材料系統(tǒng)，而早期的晶格匹配、端整體級(jí)連電池的研究主要集中于雙結(jié)電池。盡管早在上世紀(jì)年代末已實(shí)現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)換效率，但雙結(jié)電池的進(jìn)一步發(fā)展卻受到限制。由于與底電池相搭配，頂電池的組分要足夠高，以使帶隙寬度接近圖多結(jié)疊層級(jí)連太陽(yáng)電池示意圖。這時(shí)已從直接帶隙材料轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接帶隙材料（見(jiàn)圖），實(shí)現(xiàn)電流匹配則需要相當(dāng)厚的頂電池。而且，底時(shí)，攙雜濃度不能太高。外，如圖所示，頂層電池的下電另極金

8、屬接觸也必須象上電極一樣做成柵線(xiàn)構(gòu)型，而且要與兩級(jí)子電池的上電極圖形精確對(duì)準(zhǔn)。兩級(jí)子電池一般具有個(gè)輸出端（），通常要在電學(xué)上先把幾個(gè)同級(jí)子電池互連，再去與另一級(jí)子電池相連接，對(duì)外構(gòu)成一個(gè)兩端器件。，如先將只電池串連實(shí)現(xiàn)與（）頂電池的電壓匹配，再把兩級(jí)電池并連成兩端器件。電學(xué)上互連的復(fù)雜程度使機(jī)械級(jí)連疊層電池很難真正投入大規(guī)模的生產(chǎn)與應(yīng)用。機(jī)械級(jí)連電池的各級(jí)子電池一般都要使用各自的襯底，這也大大增加了制造成本。生長(zhǎng)時(shí)，源對(duì)殘余氧的敏感性也為制備高質(zhì)量的高組分帶來(lái)困難。圖兩端雙結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池示意圖半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)技術(shù)，特別是族化合物半導(dǎo)體的金屬有機(jī)物氣相外延（）技術(shù)的成熟發(fā)展使得制備整體集成式多

9、結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池成為可能。由圖所示的模擬計(jì)算結(jié)果看，雙結(jié)級(jí)連電池的材料最佳匹配選擇應(yīng)是頂電池和底電池的帶隙寬度分別為和左右。雖然近幾年有人報(bào)道了在（為）襯底上直接生長(zhǎng)晶格匹配的四元化合物半導(dǎo)體（為）的研究結(jié)果（）子電池電流匹配（虛線(xiàn)以下部分）（）頂電池?zé)o窮厚圖雙結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池的理論效率與子電池帶隙寬度的關(guān)系等于上世紀(jì)年代中期率先開(kāi)展了晶格匹配整體級(jí)連雙結(jié)電池的研究。如圖所示，與晶格匹配的具有與高組分相當(dāng)?shù)膸秾挾?，卻不存在上面所提到的兩個(gè)問(wèn)題?？赡苁怯珊苡谑艿疆?dāng)時(shí)源和設(shè)備水平的限制，在早期很難生長(zhǎng)出高質(zhì)量的材料，因此這一方案并不被看好。但隨著技術(shù)的發(fā)展和對(duì)越來(lái)越深入的認(rèn)識(shí)，但在實(shí)踐上很難找到在帶

10、隙寬度上如此理想搭配，晶格常數(shù)又非常匹配的兩種材料來(lái)實(shí)現(xiàn)整體級(jí)連電池結(jié)構(gòu)。人們不得不在兩種相反的技術(shù)途徑之間擇其一：優(yōu)先考慮光學(xué)和電學(xué)上的要求，即對(duì)帶隙寬度的要求，努力去用晶格漸變、晶格結(jié)構(gòu)等方法實(shí)現(xiàn)非晶格匹配材料的生長(zhǎng)；優(yōu)先考慮超晶體學(xué)上的要求，即對(duì)材料晶格匹配的要求，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量晶體材料的生長(zhǎng)，而放寬對(duì)帶隙寬度的最佳匹配選擇。今為止迄的實(shí)踐表明，非晶格匹配材料的生長(zhǎng)始終是個(gè)難以理想解決雙結(jié)電池迅速取得超過(guò)其它任何材料系統(tǒng)所達(dá)到的轉(zhuǎn)換效率，第一次實(shí)現(xiàn)了把的陽(yáng)光（，非聚評(píng)論三結(jié)空間電池的持續(xù)進(jìn)步當(dāng)前應(yīng)用衛(wèi)星的兩個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，即大功率及超大功率通信衛(wèi)星和用于各種目的的小型及超小型衛(wèi)星，都對(duì)太陽(yáng)

11、電池性能提出了更高的要求。三結(jié)電池正是在這種空間應(yīng)用的需求牽引下產(chǎn)生和發(fā)展的。上所述，在最如近年里，這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步之快，光電轉(zhuǎn)換效率的上升、破之突持續(xù)和迅速，是光伏技術(shù)發(fā)展史上其它類(lèi)型太陽(yáng)電池所沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的。于轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于太陽(yáng)電池和單由結(jié)電池，三結(jié)電池的應(yīng)用使太陽(yáng)方陣的面積圖部分族化合物半導(dǎo)體的帶隙寬度與晶格常數(shù)比功率和質(zhì)量比功率都得到改進(jìn)，且在系統(tǒng)水平上降低了單位功率的制造成本。在這一領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位的是美國(guó)波音公司下屬的子公司。我們可以通過(guò)解讀光）轉(zhuǎn)換成電能，成為整體多結(jié)級(jí)連太陽(yáng)電池研究的關(guān)注焦點(diǎn)。與此同時(shí)，以單晶片為襯底的太陽(yáng)電池已大量應(yīng)用于衛(wèi)星能源系統(tǒng)。等在雙結(jié)電池研究中所取得的

12、成果，在上個(gè)世紀(jì)年代中期很快以技術(shù)轉(zhuǎn)讓的形式在美國(guó)的兩個(gè)空間電池生產(chǎn)廠家（和）實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。年月，裝備了襯底這雙結(jié)電池的第一顆商業(yè)通信衛(wèi)星被發(fā)射升空。顆美國(guó)休斯公司的電視直播衛(wèi)星，不改變太陽(yáng)方陣的原有設(shè)計(jì)，僅僅以平均效率為的雙結(jié)電池取代太陽(yáng)電池，方陣的輸出功率就從提高了一倍，達(dá)到，大大增加了衛(wèi)星的有效載荷，成為空間能源系統(tǒng)的一個(gè)新的里程碑。從圖可以看到，、和從上到下三點(diǎn)成一線(xiàn)，帶隙寬度分別為、和，正好構(gòu)成晶格匹配的級(jí)連三結(jié)電池材料系統(tǒng)，雖然并不完全理想。外延生在長(zhǎng)中間電池和頂電池的同時(shí)，通過(guò)控制族和在這一領(lǐng)域內(nèi)所解決的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)了解這一技術(shù)最近年來(lái)的進(jìn)展。圖為的各種效率水平的太陽(yáng)電池第一

13、次應(yīng)用于空間飛行器的年代表。從圖中可以看到，多結(jié)電池的進(jìn)步速度和趨勢(shì)與太陽(yáng)電池及單結(jié)電池形成鮮明對(duì)比。的多結(jié)電池已經(jīng)歷四代更新，即雙結(jié)（）三、結(jié)（）、改進(jìn)型三結(jié)（，平均和超高效三結(jié)（）效率（，）分別為、和。產(chǎn)品的效率水平差不多平均每年提高一個(gè)絕對(duì)百分點(diǎn)。圖為這四代多結(jié)電池的效率分布圖，從中我們可以清晰地看到電池性能的持續(xù)進(jìn)步。族元素向襯底中的擴(kuò)散，可以在襯底表面形成結(jié)，構(gòu)成底電池，從而形成整體級(jí)連三結(jié)結(jié)構(gòu)。雙結(jié)電池在和很快演變?yōu)槿Y(jié)電池。盡管即）極性的（三結(jié)電池也曾實(shí)現(xiàn)了很高的轉(zhuǎn)換效率，但相反極性，即（）型的三結(jié)電池被證明在兩個(gè)方面更具優(yōu)越性：（）相對(duì)于型構(gòu)型，型頂電池更易于制備成淺結(jié)卻又不影

14、響發(fā)射區(qū)的薄層電阻，從而改進(jìn)頂電池短波響應(yīng)；（）基區(qū)比具有高得多的遷移率和抗輻照性能。從上個(gè)世紀(jì)年代后期開(kāi)始，隨著在圖各種效率水平的太陽(yáng)電池第一次上天的年代年第一次報(bào)道了型的三結(jié)電池的小批量生產(chǎn)結(jié)果，各空間電池生產(chǎn)廠家都全力以赴投入型三結(jié)電池的研究。電池性能記錄被不斷刷新，新的產(chǎn)品相繼被應(yīng)用于新一代的大功率商業(yè)通信衛(wèi)星。進(jìn)入世紀(jì)后，極高的光電轉(zhuǎn)換效率使人們開(kāi)始意識(shí)到，三結(jié)電池完全可以以聚光電池的形式去開(kāi)辟地面應(yīng)用市場(chǎng)。很多公司和研究機(jī)構(gòu)都相繼投入了高倍聚光多結(jié)電池的研制，大部分聚光系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商也都開(kāi)始積極探索用新一代的多結(jié)電池取代過(guò)去的高效硅太陽(yáng)電池。伏技術(shù)發(fā)展達(dá)到了新的高度，其造福于人類(lèi)的應(yīng)光

15、用展現(xiàn)出新的前景。圖四代多結(jié)電池的效率分布圖評(píng)論如圖所示，典型的三結(jié)電池由近層材料結(jié)構(gòu)構(gòu)成。每一層的晶體質(zhì)量和外延生長(zhǎng)工藝控制都會(huì)影響器件的性能。上個(gè)世紀(jì)年代以來(lái)，設(shè)備與技術(shù)的成熟發(fā)展，使得人們?cè)诤軐挼淖杂啥葍?nèi)優(yōu)化充因數(shù)和電流密度等性能。技術(shù)的進(jìn)步使得隧穿結(jié)的整體生長(zhǎng)成為可能。關(guān)鍵要求是：（）高度均勻的超其薄外延層生長(zhǎng)；（）高攙雜的層和層之間具有陡峭的界面。早期的隧穿結(jié)應(yīng)用于中間電池和底電池之間的連接雖無(wú)問(wèn)題，但在用來(lái)連接頂電池和電池中間時(shí)，盡管隧穿結(jié)的電學(xué)性能在后來(lái)得到了很大改進(jìn)，隧穿結(jié)的光吸收會(huì)影響到中間電池的短路電流密度。為此，人們研制了，但甚至等寬帶隙隧穿結(jié)。是，隨著帶隙寬度的升高，隧

16、穿結(jié)的隧穿幾率和峰值電流會(huì)下降。實(shí)際上，作為寬帶隙隧穿結(jié)，應(yīng)用得最多的還是多結(jié)電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)成為可能。極高的外延層厚度與材料組分均勻性，超薄層結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確控制，陡峭的層間截面，材料組分和雜質(zhì)濃度的高精度控制或漸變分布控制，寬范圍的材料源選擇等等，都為多結(jié)電池技術(shù)的發(fā)展提供了必要條件。材料體系。與襯底完全晶格匹配的三結(jié)電池上述兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)解決后，三結(jié)電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)已僅僅是材料外延生長(zhǎng)程序的編制問(wèn)題。為，在這因之前人們已對(duì)和單結(jié)電池有了足夠的了解。于是，在上個(gè)世紀(jì)年代中期誕生了第一代三結(jié)電池。其典型的性能參數(shù)為：；，使電池效率限制在左右。進(jìn)入世紀(jì)后，一項(xiàng)極其簡(jiǎn)單，卻很有意義的技術(shù)應(yīng)用使基于的三結(jié)電池

17、的效率水平上升到一個(gè)新的臺(tái)階。如果仔細(xì)觀察，從圖可以看出，圖典型的三結(jié)電池結(jié)構(gòu)示意圖和并不是精確的處在一條晶格匹配直線(xiàn)上。實(shí)際上，室溫下的晶格常數(shù)為，比（）高約。第一代三結(jié)電池的外延層是與族半導(dǎo)體極性材料在非極性單晶襯底上的成核（）技術(shù)在非極性的襯底上外延生長(zhǎng)這樣的極性材料，晶格匹配的，與襯底則構(gòu)成約的晶格失配。即使如此小的晶格失配也會(huì)在外延層中引起應(yīng)力，從而影響到少數(shù)載流子壽命。在摻入約的，則可以實(shí)現(xiàn)與的嚴(yán)格晶格匹配，完全消除（）外延層中的應(yīng)力，使少數(shù)載流子壽命提高達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這將大大改進(jìn)容易形成反相疇（）缺陷。但這在早期的襯底太陽(yáng)電池的外延生長(zhǎng)技術(shù)中已得到較好的解決。對(duì)于多結(jié)電池來(lái)說(shuō)，現(xiàn)

18、在要解決的是，第一層外延層，即成核層的沉積，除了要為后繼外延層的高質(zhì)量生長(zhǎng)提供基礎(chǔ)外，還要通過(guò)控制和族雜質(zhì)向襯底內(nèi)的擴(kuò)散在襯底表面形成（）中間電池對(duì)光生載流子的收集，提高電池的短路電流密度。而且的摻入將使（）的帶隙變窄。筆者測(cè)得的與完全晶格匹配的（）的帶隙寬度為，與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致。這將使其吸收限紅移”十幾“結(jié)，以形成性能良好的底電池。對(duì)于結(jié)構(gòu)，族的擴(kuò)散應(yīng)占主導(dǎo)，以在型襯底內(nèi)形成結(jié)。而對(duì)于結(jié)構(gòu)，則族的擴(kuò)散應(yīng)占主導(dǎo)，以在型襯底內(nèi)形成結(jié)。早期的型三結(jié)電池仍延用單結(jié)電池外延工藝如圖，使用成核層。后來(lái)的工作表明，以作為成核層，通過(guò)，而不是的擴(kuò)散，可以更好地控制結(jié)的性能。制結(jié)深度，改進(jìn)發(fā)射區(qū)表面控鈍化

19、，形成性能優(yōu)良的底電池是提高三結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵之一，。，向紅外方向擴(kuò)展（）中間電池的光吸收范圍。這成為提高中間電池的短路電流密度的另一個(gè)或許是更重要的一個(gè)因素。同時(shí)，頂電池也應(yīng)調(diào)整比及電池基區(qū)厚度，與達(dá)到完全晶格匹配并與（）中間電池實(shí)現(xiàn)電流匹配。盡管開(kāi)始時(shí)等開(kāi)發(fā)商對(duì)此避而不談，但事實(shí)上正是這一改進(jìn)使第一代三結(jié)電池的電流密度提高左右，升至。從而使電池效率水平提高近兩個(gè)百分點(diǎn)，升級(jí)到第二代產(chǎn)品，即所謂的。與第一代三結(jié)電池相比，的開(kāi)路電壓也有近的改進(jìn)。這是由于外延層中應(yīng)力的消除顯著改進(jìn)了（）的晶體質(zhì)量。作為晶體質(zhì)量的表征，由光衍射測(cè)定的半峰寬（）從多弧秒下降到弧秒以下。隧穿結(jié)整體多結(jié)級(jí)連電池的另

20、一項(xiàng)基本關(guān)鍵技術(shù)是用隧穿結(jié)將相鄰的兩級(jí)子電池連接起來(lái)，既不能造成明顯的電壓損失（隧穿結(jié)上的壓降），也不能引起太大的電流損失（隧穿結(jié)的光吸收）。最早，人們只能設(shè)法用金屬把相鄰兩級(jí)子電池之間的反級(jí)性界面短路掉。但金屬短路法需要進(jìn)行多步光刻套刻和電池結(jié)構(gòu)的逐層腐蝕，工藝復(fù)雜，而且會(huì)影響到電池的填提高頂電池帶隙寬度晶格匹配的（）三結(jié)電池對(duì)于太陽(yáng)光譜評(píng)論來(lái)說(shuō)，并不是理想的材料組合。要實(shí)現(xiàn)頂電池與中間電池的電流匹配設(shè)計(jì)，要么不得不把頂電池減到足夠薄，要么需要提高頂電池材料的帶隙寬度，以使足夠的陽(yáng)光可以透過(guò)頂電池，進(jìn)入（）中間電池。顯然，后一個(gè)途徑更可取。因?yàn)?，提高頂電池的帶隙寬度將增加頂電池的開(kāi)路電壓，從而提高三結(jié)電池的整體開(kāi)路電壓。前者，雖然也能達(dá)到子電池而的電流匹配，卻不能使頂電池更充分地利用太陽(yáng)光譜的短波部分，造成本文開(kāi)始時(shí)提到的電壓損失。三結(jié)電池由于短路在電流密度的提高從第一代升級(jí)到第二代后，如何提高頂電池的帶隙寬度，改進(jìn)電池的開(kāi)路電壓則成為進(jìn)一步改善電池電性能的焦點(diǎn)。一個(gè)顯而易見(jiàn)的