内嵌量子点三结(Al)GaInP/InGaAs/Ge太阳电池材料的MBE生长及器件相关问题研究

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基本信息

项目摘要

晶格匹配生长的三结(Al)GaInP/（In）GaAs/Ge太阳电池由于其完美的晶体材料质量，实现了41.6%的光电转换效率。但中间结InGaAs电池相对于其它两结较低的光电流密度从理论上限制了电池效率的提高。本项目基于量子点对低于中间电池材料带隙的吸收从而对光电流产生贡献这一理论基础，利用分子束外延生长方法，在传统晶格匹配的三结(Al)GaInP/（In）GaAs/Ge太阳电池结构中内嵌InGaAs量子点，通过解决量子点材料对低能光子的吸收及载流子分离，探索量子点层间耦合、量子点密度影响量子效率的物理机制，及其对太阳电池光电转换效率的影响关系，实现传统多结结构与新型量子点电池效率理论预期的有效结合，获得光电流匹配的三结电池的带隙设计和调控，从而提高其光电转换效率。项目的顺利开展，必将为未来新概念太阳电池的广泛应用提供可靠的方案和技术保障。

结项摘要

系统研究了Ge衬底上生长过程中不同生长参数对Ge衬底表面和GaInP外延材料表面的影响。结果表明生长前对Ge衬底进行高温预处理有利于降低GaInP外延层的表面粗糙度。同时，发现使用具有一定偏角的Ge衬底或对GaInP外延层进行硅掺杂，都会增加GaInP材料的无序度，使其禁带宽度增加，表面粗糙度减小，是由于III族原子扩散增强所导致；依据发光峰强度随温度的变化以及少子寿命随能量的变化趋势，认为有序GaInP材料中发光峰位置随温度升高呈现倒“S”型变化是由局域态发光峰与本征态发光峰之间的竞争所引起的，从而对移动发光峰的来源给出了合理的解释。研究了室温下Ge基GaInP光致发光中，1.4 eV左右宽发光峰的来源。利用拉曼光谱和变温光致发光研究了宽发光峰的行为。基于生长条件和掺Si对1.4 eV处发光峰强度的影响以及拉曼散射光谱中观察到Ge-Si峰，认为宽发光峰是由于高温生长过程中Ge原子外扩散而产生的[Ge(Ga,In)-Si(Ga,In)]和[Ge(Ga,In)-V(Ga,In)]络合物所引起的。. 利用MBE技术，基于层状加岛状生长模式获得尺寸分布均匀的无位错应变InAs/GaAs量子点，量子点密度为4×1010cm-2，横向尺寸40nm左右，高度为-10nm研究了内嵌量子点的GaAs电池的光伏特性。量子点的增加，导致了器件开路电压的降低。在一个太阳标准光谱下，三结电池效率达到了26.9%，短路电流开路电压2.45V，聚光下实现了38.5%的光电转换效率。. 突破生长温度低以及高饱和蒸汽压磷化物的MBE生长难题，首次实现了带隙能量为1.0 eV的四元化合物InGaAsP的稳定的高性能MBE生长，InGaAsP电池效率18.8%；基于键合工艺的四结GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs电池获得了较好的光电转换效率。

项目成果

期刊论文数量（21）
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The investigation of GaInP solar cell grown by all-solid MBE
全固态MBE生长GaInP太阳能电池的研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013-09
  • 期刊：
    JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Arimochi, M.;Yoshida, H.;Uchida, S.;Ikeda, M.
  • 通讯作者：
    Ikeda, M.
Compositionally undulating step-graded InAsyP1-y buffers layer growth by metal-organic chemical vapor deposition for thermophotovoltaic devices
用于热光伏器件的成分起伏阶梯式 InAsyP1-y 通过金属有机化学气相沉积缓冲层生长
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    陆书龙
  • 通讯作者：
    陆书龙
Investigation of InGaAs thermophotovoltaic cells under blackbody radiation
黑体辐射下 InGaAs 热光伏电池的研究
  • DOI：
    10.7567/apex.7.096601
  • 发表时间：
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  • 期刊：
    Applied Physics Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Tan Ming;Ji Lian;Wu Yuanyuan;Dai Pan;Wang Qingsong;Li Kuilong;Yu Ting;Yu Yao;Lu Shulong;Yang Hui
  • 通讯作者：
    Yang Hui
High quality non-rectifying contact of ITO with both Ni and n-type GaAs
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  • DOI：
    10.1088/1674-4926/36/5/053003
  • 发表时间：
    2015-01
  • 期刊：
    半导体学报(英文版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Dai Pan;Wu Yuanyuan;Lu Shulong;Yang Hui
  • 通讯作者：
    Yang Hui
0.6-eV bandgap In0.69Ga0.31As thermophotovoltaic devices with compositionally undulating step-graded InAsyP(1-y)buffers
具有成分起伏阶梯式 InAsyP(1-y) 缓冲器的 0.6-eV 带隙 In0.69Ga0.31As 热光伏器件
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/22/2/026802
  • 发表时间：
    2013-02
  • 期刊：
    CHINESE PHYSICS B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Zhao Yong-Ming;Tan Ming;Zhu Ya-Qi;Dong Jian-Rong
  • 通讯作者：
    Dong Jian-Rong

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其他文献

Ge基GaInP材料结构和光学性质研究
  • DOI：
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Sb组分对InAs/GaAs_(1-x)Sb_x量子点能带结构及载流子复合动力学影响
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    中国科学:物理学 力学 天文学
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    --
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  • 通讯作者：
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六英寸柔性高效III-V多结太阳电池应力调控研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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