砷化鎵太陽電池學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1砷化鎵太陽電池砷化鎵太陽電池(ti yn din ch)第一頁，共26頁。6月16日18時(shí)49分，神舟九號(hào)飛船(下稱“神九飛船”)發(fā)射12分鐘后，在浩瀚太空中成功展開位于兩側(cè)的太陽能電池帆板，猶如神九飛船長出的一對美麗翅膀。事實(shí)上，這對太陽能電池帆板，正是神九飛船的“翅膀”，為其遨游太空并完成(wn chng)空間探測任務(wù)提供著不竭動(dòng)力。第2頁/共26頁第二頁，共26頁。任務(wù)(rn wu)一、 GaAs太陽電池的發(fā)展歷程及特點(diǎn)任務(wù)(rn wu)二、 GaAs太陽電池的結(jié)構(gòu)及制備工藝課外(kwi)任務(wù)檢查第3頁/共26頁第三頁，共26頁。1、GaAs太陽電池(ti yn din ch)的

2、發(fā)展歷程2、GaAs太陽電池(ti yn din ch)的材料性質(zhì) Ga As原子序數(shù)及電子排布3、-V族化合物太陽電池(ti yn din ch)與硅比較具有的特性有哪些？第4頁/共26頁第四頁，共26頁。世界上首次發(fā)現(xiàn)GaAs材料具有(jyu)光伏效應(yīng)理論上估算( sun)，GaAs單結(jié)太陽電池的效率可達(dá)27% Gobat等研制(ynzh)了第1個(gè)摻鋅GaAs太陽電池采用LPE(液相外延)技術(shù)引入GaAlAs異質(zhì)窗口層，降低了GaAs表面的復(fù)合速率，使GaAs太陽電池的效率達(dá)16% 實(shí)驗(yàn)室最高效率已達(dá)到50%（來自IBM公司數(shù)據(jù)）產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率可達(dá)30%以上 1954195620世紀(jì)60年

3、代 20世紀(jì)70年代世紀(jì)80年代后1 1、GaAsGaAs的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程第5頁/共26頁第五頁，共26頁。1 1、GaAsGaAs的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程曲折曲折第6頁/共26頁第六頁，共26頁。1 1、GaAsGaAs的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程黃金時(shí)黃金時(shí)代代第7頁/共26頁第七頁，共26頁。1 1、GaAsGaAs的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程應(yīng)用領(lǐng)應(yīng)用領(lǐng)域域第8頁/共26頁第八頁，共26頁。1 1、GaAsGaAs的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程應(yīng)用領(lǐng)應(yīng)用領(lǐng)域域第9頁/共26頁第九頁，共26頁。第10頁/共26頁第十頁，共26頁。 多元化合物薄膜太陽能電池(dinch)材料為無機(jī)鹽，其主要包括III-V族化合物（

4、GaAs,InP等）、族化合物（CdTe系)、和磷化鋅及銅銦硒(CuIn(S/Se)2, 簡稱CIS)薄膜電池(dinch)等.2 2、GaAsGaAs材料的性質(zhì)材料的性質(zhì)第11頁/共26頁第十一頁，共26頁。2 2、GaAsGaAs材料的性質(zhì)材料的性質(zhì)第12頁/共26頁第十二頁，共26頁。晶體結(jié)構(gòu)：GaAs材料的晶體結(jié)構(gòu)屬于閃鋅礦型晶格結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)鍵：四面體鍵，鍵角為10928，主要為共價(jià)成分。由于鎵、砷原子不同，吸引電子的能力不同，共價(jià)鍵傾向砷原子，具有負(fù)電性，導(dǎo)致(dozh)Ga-As鍵具有一定的離子特性，使得砷化鎵材料具有獨(dú)特的性質(zhì)。2 2、GaAsGaAs材料的性質(zhì)材料的性質(zhì)第13頁/

5、共26頁第十三頁，共26頁。2 2、GaAsGaAs材料的性質(zhì)材料的性質(zhì)第14頁/共26頁第十四頁，共26頁。第15頁/共26頁第十五頁，共26頁。小結(jié)小結(jié)(xioji)(xioji)1、GaAs屬于-族化合物半導(dǎo)體材料(cilio)。2、GaAs材料(cilio)的晶體結(jié)構(gòu)屬于閃鋅礦型晶格結(jié)構(gòu)。第16頁/共26頁第十六頁，共26頁。 高的能量轉(zhuǎn)換效率：直接帶隙能帶結(jié)構(gòu)，GaAs的帶隙為1.42eV，處于太陽電池材料所要求的最佳帶隙寬度范圍； 電子遷移率高； 易于制成非摻雜的半絕緣體單晶材料，其電阻率可達(dá)108 兆歐 以上； 具有良好的抗輻射能力：由于III-V族化合物是直接帶隙，少數(shù)載流子擴(kuò)

6、散長度較短，且抗輻射性能好，更適合空間(kngjin)能源領(lǐng)域； 溫度系數(shù)小：能在較高的溫度下正常工作。3 3、GaAsGaAs太陽電池的特點(diǎn)太陽電池的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)第17頁/共26頁第十七頁，共26頁。資源稀缺，價(jià)格昂貴，約Si材料的10倍；污染環(huán)境，砷化物有毒物質(zhì)，對環(huán)境會(huì)造成污染；機(jī)械強(qiáng)度較弱，易碎；制備困難，砷化鎵在一定條件下容易分解，而且砷材料是一種易揮發(fā)性物質(zhì)，在其制備過程(guchng)中，要保證嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量比是一件困難的事。材料密度大，GaAs材料密度為5.32g/cm3，是Si材料密度的2倍多3 3、GaAsGaAs太陽電池的特點(diǎn)太陽電池的特點(diǎn)缺缺點(diǎn)點(diǎn)第18頁/共26頁第十八

7、頁，共26頁。第19頁/共26頁第十九頁，共26頁。第20頁/共26頁第二十頁，共26頁?？偨Y(jié)總結(jié)(zngji)(zngji)1 1、 GaAs GaAs的發(fā)展的發(fā)展(fzhn)(fzhn)歷程歷程2 2、 GaAs GaAs的材料的材料(cilio)(cilio)性質(zhì)性質(zhì)GaAs屬于（ ）化合物半導(dǎo)體材料。-族第21頁/共26頁第二十一頁，共26頁?？偨Y(jié)總結(jié)(zngji)(zngji)1 1、 GaAs GaAs的發(fā)展的發(fā)展(fzhn)(fzhn)歷程歷程2 2、 GaAs GaAs的材料的材料(cilio)(cilio)性質(zhì)性質(zhì)GaAs屬于-族化合物半導(dǎo)體材料。GaAs材料的晶體結(jié)構(gòu)屬于（

8、 ）晶格結(jié)構(gòu)。閃鋅礦型第22頁/共26頁第二十二頁，共26頁?？偨Y(jié)總結(jié)(zngji)(zngji)3 3、 GaAs GaAs太陽電池太陽電池(ti yn din ch)(ti yn din ch)的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)電子遷移率高； 易于制成非摻雜的半絕緣體單晶材料，其電阻率可達(dá)108 兆歐 以上； 具有良好的抗輻射能力(nngl)：由于III-V族化合物是直接帶隙，少數(shù)載流子擴(kuò)散長度較短，且抗輻射性能好，更適合空間能源領(lǐng)域； 溫度系數(shù)小：能在較高的溫度下正常工作。高的能量轉(zhuǎn)換效率： GaAs具有（ ）帶隙能帶結(jié)構(gòu)，GaAs的帶隙為（ ），處于太陽電池材料所要求的最佳帶隙寬度范圍；直接/間

9、接1.42eV/4.56EV直接1.42eV第23頁/共26頁第二十三頁，共26頁?？偨Y(jié)總結(jié)(zngji)(zngji)3 3、 GaAs GaAs太陽電池太陽電池(ti yn din ch)(ti yn din ch)的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)資源稀缺，價(jià)格昂貴，約Si材料的10倍；污染環(huán)境，砷化物有毒物質(zhì)，對環(huán)境會(huì)造成污染；機(jī)械強(qiáng)度較弱，易碎；制備(zhbi)困難，砷化鎵在一定條件下容易分解，而且砷材料是一種易揮發(fā)性物質(zhì)，在其制備(zhbi)過程中，要保證嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量比是一件困難的事。材料密度大，GaAs材料密度為5.32g/cm3，是Si材料密度的2倍多怎么辦？思考題怎么辦？思考題第24頁/共