InGaAs热光伏电池器件和系统研究

作者：龙军华; 谭明; 季莲; 肖梦; 吴渊渊; 陆书龙^*; 代盼; 李雪飞; 金山; 邢志伟; 鲁姣; 杨文献

来源：中国科学:物理学 力学 天文学 , 2018, 48(11): 71-80.

• TPV电池
• InGaAs
• 效率
• 系统

InGaAs电池具有吸收带隙低,效率高,稳定性好的优点,广泛应用于热光伏(TPV)器件.本文从材料生长,器件制造和系统综合方面研究了InP衬底上0.73 eV In0.53Ga0.47As晶格匹配和0.6 eV In0.68Ga0.32As晶格失配热光伏电池.通过缓冲层厚度计算,分析了组分波浪上升式InAsP结构的应力弛豫机制,单层缓冲层厚度150 nm时能够释放84%的失配应力.晶格匹配In0.53Ga0.47As和晶格失配In0.68Ga0.32As室温光致发光波长分别为1.69和2.05μm.在AM1.5G标准光谱下, 0.73和0.6 eV InGaAs TPV电池的转换效率分别为12.38%和8.41%.然而在1323 K辐射温度下, 0.6 eV InGaAs TPV电池的转换效率超过0.7 eV InGaAs TPV电池,利用黑体辐射公式标定后转换效率分别达到26.9%和25.4%.搭建了热光伏原理样机系统,通过InGaAs热光伏电池串并联方式,实现了1470 K辐射温度下5 W的输出功率,完成了热辐射能到电能的稳定转换.

• 单位
  中国科学院; 中国科学技术大学; 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所