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多结Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳能电池在空间电池技术中具有很大的优势,在陆地聚光发电系统中的应用也越来越具有竞争力。常规的多结电池结构在材料选择上受限于晶格匹配的条件,子电池对吸收光谱的分配有局限性,转换效率存在Shockley–Queisser极限。应力平衡量子阱的引入打破了常规多结电池结构的光谱固定分配模式,通过调节势阱带隙使之成为光谱可调型电池,在结构优化上拥有了更多的自由度。本文重点研究了应力平衡In GaAs/GaAsP多量子阱在太阳能电池上的应用,根据现有InGaAs/GaAsP量子阱结构的研究现状,提出了将InGaAs子电池吸收边拓展到950nm,相应外量子效率达到50%以上的目标。具体的研究内容分为以下几个部分:1、探究了量子阱太阳能电池的研究基础,包括量子阱太阳能电池的基本原理和各项特征参数,MOCVD的工艺原理以及材料和器件的表征分析原理;2、InGaAs/GaAsP量子阱结构参数的设计:根据三结电池限流的特性,分析了中顶电池电流匹配时InGaAs子电池吸收边的理论位置。针对多量子阱结构的应力平衡条件,利用计算模型将应力平衡的判断方法进行量化,并通过RADS模拟软件验证了该模型的准确性。在应力平衡的框架下,分析了应力对势阱材料能带的影响,最终确定了量子阱结构的初始参数。3、临界厚度和吸收系数的模拟计算。在临界厚度的一般计算模型基础上,整合了位错力驱动的力学分析思路,得到了有应力补偿情况下的临界厚度理论计算公式,以此阐述应力平衡下临界厚度的变化规律。同时,对量子阱结构的吸收系数进行了简化分析。4、应力平衡InGaAs/GaAsP量子阱电池的工艺生长。确定了In GaAs/GaAs P量子阱的生长工艺参数,揭示了翘曲与量子阱所受应力状态之间的关系,通过实验设计以及软件拟合确定量子阱的单层材料的组分、厚度等结构参数。5、研究了不同结构参数以及温度对InGaAs/GaAsP量子阱太阳能电池的影响。在应力平衡的条件下,研究了不同阱宽、In组分、周期数以及温度对量子阱太阳能电池的影响。最终,我们得到了高质量的应力平衡In0.112Ga0.888As/GaAs0.914P0.086多量子阱结构,单层厚度分别为14.89nm/26.78nm,吸收边在954nm,相应外量子效率55.27%,提升双结电池转换效率2.7%。6、将优化后的InGaAs/GaAsP导入中电池限流的三结电池中,使电池限流结由中电池变为抗辐射能力更强的顶电池,且最终转换效率提升了1.12%。