We investigate the impact of threading dislocation densities on the photovoltaic performance of single-junction (1J) n⁺/p GaAs and dual-junction (2J) n⁺/p InGaP/GaAs solar cells on Si substrate. Using our calibrated model, simulation predicts an efficiency of greater than 23% for a 1J GaAs cell on Si at AM1.5G spectrum at a threading dislocation density of 10⁶ cm^-2. The design of a metamorphic 2J InGaP/GaAs solar cell on Si was optimized by tailoring the 2J cell structure on Si to achieve current matching between the subcells, taking into account a threading dislocation density of 10⁶ cm^-2. Finally, we present a novel and an optimized 2J InGaP/GaAs solar cell design on Si at a threading dislocation density of 10⁶ cm^-2, which exhibited a theoretical conversion efficiency of greater than 29% at AM1.5G spectrum, indicating a path for viable III-V multijunction cell technology on Si

چکیده

ما اثر تراکم های جابجاشدگی شیار را بر عملکرد فوتوولتایک سلول های خورشیدی با اتصال منفرد (1j) n+ /p GaAs و اتصال دوگانه (2j) n+ /p InGaP/GaAs روی زیرلایه سیلیسیمی مورد بررسی قرار می دهیم. با استفاده از مدل کالیبراسیون ما، شبیه سازی، بازدهی بیش از 23% را برای یک سلول 1J GAAS روی سیلیسیم در طیف AM1.5G در یک تراکم جابجایی شیار 10^-6cm^-2  پیش بینی می کند. طرح سلول خورشیدی متامورفیک 2J InGaP/GaA روی سیلسیم با مناسب سازی ساختار سلول 2J روی سیلیسیم بهینه می شود تا با درنظرگیری یک تراکم جابجاشدگی شیار 10⁶cm-2 تطبیق جریان بین سلول های فرعی انجام شود. در نهایت، ما یک طرح سلول خورشیدی 2J InGaP/GaAs جدید و بهینه را روی سیلیسیم در یک تراکم جابجاشدگی شیار 10-6cm-2 ارائه می دهیم که یک بازدهی تبدیل تئوریک بیش از 29% را در طیف AM1.5G را نشان داده است که نشان دهنده یک مسیر برای فناوری سلول چنداتصالی تدوام پذیر III–V روی سیلیسیم می باشد.

1-مقدمه

سلول های خورشیدی چند اتصالی III–V، انتخاب غالبی برای تأمین برق ماهواره فضایی می باشند که این در درجه اول ناشی از بازدهی های بالا تحت نور خورشید متمرکز می باشد (4-1). بازدهی های در حد 43.5% برای سلول های خورشیدی GaInP/GaAs/GaInNAs III–V تحت نور خورشید 418x به اثبات رسیده است (5). با این حال، هزینه های بالای زیرلایه های Ge و III–V، تجاری سازی گسترده سلول های خورشیدی III–V را محدود کرده است. رونشینی ناهمسان در مواد III–V در زیرلایه سیلیسیم با قطر زیاد، قیمت کمتر و با سهولت دسترسی، تنها مسیری برای سلول های کم هزینه و پربازده III–V ارائه نمی دهد بلکه هم چنین بطور چشمگیری بازدهی در قالب را افزایش دهد. علاوه بر این، پیاده سازی سلول های خورشیدی III–V روی سیلیسیم همراه با فناوری های استفاده مجدد زیرلایه (6) و (7) می تواند به صرفه جویی بیشتر در هزینه منتهی شود...