基于绝对值EL的高效率半导体多结太阳电池缺陷研究

高效率半导体多结太阳电池因具有转换效率高、使用寿命长、抗辐照性能好等优点，具有广阔的应用前景。然而由于晶体生长过程中多元半导体材料间的晶格失配以及器件制备过程中所采用的特定工艺，多结太阳电池中通常会引入缺陷。缺陷不仅会导致多结电池的空间非均匀分布，更严重损失多结电池的转换效率。目前针对太阳电池缺陷的研究主要集中于单结太阳电池，而多结电池中由于各个子电池之间存在复杂的耦合特性，针对缺陷的研究更为困难。因此，构建针对多结太阳电池缺陷的理论模型并对缺陷进行深入研究，对实现多结太阳电池的缺陷钝化、工艺改进和效率提升具有重要的价值。

陈少强教授研究团队基于绝对值电致发光成像技术，创新性地结合分布式等效电路网络模型，构建出多结电池精细载流子平衡模型，并基于该模型在砷化镓基多结太阳电池中成功再现出了实验中观测到的一个子结电致发光的至亮点与相邻子结至暗点的对应关系，并揭示出这是一种缺陷诱导的子结间电流耦合现象。结果显示，这一现象是限制多结电池效率的一个重要因素。该成果完善了多结太阳电池中的缺陷理论研究，为实现多结电池的工艺优化和效率提升提供了理论指导，相关研究成果以封面文章的形式发表在Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 30(12): 1410-1422 (2022)。

图1 半导体多结太阳电池实物图、缺陷诱导电流耦合现象的电学模型、EL实验与数值模拟结果、期刊封面。