飛秒激光制備GaAs太陽能電池吸收層表面微結構及其抗反射性能研究.pdf

1、GaAs太陽能電池作為Ⅲ-Ⅴ族半導體電池中的代表，與硅太陽能電池相比，除了其具有較高的光電轉換效率外，還具有較好的耐高溫性能、較強抗輻射性能等，被視為21世紀宇航衛(wèi)星的主電源，目前空間電源領域中有超過90％的電池都是GaAs太陽能電池。電池的光電轉換效率是衛(wèi)星太陽能最主要的性能指標。本文以GaAs太陽能電池為研究對象，對飛秒激光掃描GaAs太陽能電池吸收層表面來制備具有抗反射性能的微結構的實驗過程及微結構形成的相關機制進行研究，為GaA

2、s太陽能電池光電轉換效率的提高提供一種可靠且堅實的實驗依據。
　　本文利用飛秒激光對GaAs太陽能電池吸收層表面進行掃描試驗，研究不同單脈沖能量參數和不同加工環(huán)境對GaAs太陽能電池吸收層表面微結構形貌形成的影響。通過對微結構的表面形貌SEM和拉曼光譜分析以及太陽光譜反射率的測量，得出在不同環(huán)境中可以制備出具有顯著抗反射效果微結構的實驗參數，并從理論上研究抗反射微結構對太陽光線的強吸收機制，取得的主要研究成果如下：
　　(1

3、)A介質環(huán)境中，飛秒激光以30μJ的單脈沖能量掃描GaAs太陽能電池吸收層表面，制備出形貌理想的矩形光柵結構，該結構可以將300-1000nm波段的表面平均反射率由原先未受掃描時的33%降低到23.6%，此外受掃描區(qū)域的晶膜質量和晶格組成在30μJ時未受到破壞。
　　(2)B介質環(huán)境中，以15μJ的單脈沖能量制備出類圓錐狀草狀微納米結構，此種結構最為均勻整齊，使表面在300-2000nm波段內的平均反射率保持在3.0%左右，與未受