【摘 要】
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Ⅲ-Ⅴ族化合物一直以来都是太阳能电池技术的研究热点，量子阱太阳能电池是研制高效率Ⅲ-Ⅴ族复合物半导体太阳能电池的有效途径之一，其理论转换效率可达63.2％。GaInAsN/GaAs合金
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Ⅲ-Ⅴ族化合物一直以来都是太阳能电池技术的研究热点，量子阱太阳能电池是研制高效率Ⅲ-Ⅴ族复合物半导体太阳能电池的有效途径之一，其理论转换效率可达63.2％。GaInAsN/GaAs合金材料是优秀的太阳能电池材料，前人的研究结果表明GaInAsN/GaAs量子阱生长于GaAs空间电荷区，可以增大太阳能电池的波长吸收范围，增加下层子电池的闭路电流，因此可以提高电池的量子效率和闭路电流密度，进而提高电池的性能。 本文首先根据第一性原理计算了GaInAsN四元合金材料的能带参数并分析其特性，根据四元系化合物的晶格常数与能带和二元化合物的关系计算出带隙为1.0eV时GaInAsN中各元素的组分，同时根据量子力学理论计算了GaInAsN/GaAs量子阱的能级与波函数、及透射率与反射率，通过数值计算在微观层面分析材料的特性。 在前两章的基础上，第三章设计了基于GaInAsN/GaAs量子阱的新型InGaP/GaAs/Ge三结电池的结构，通过对比量子阱太阳能电池和传统电池的光谱响应图论证量子阱太阳能电池性能的优异性，实际计算表明:量子阱太阳能电池在300K，AM0条件下，载流子产生率明显提高，长波段响应更好。 最后对基于GaInAsN/GaAs量子阱的InGaP/GaAs/Ge三结电池进行优化。从顶层InGaP电池的PN结厚度、掺杂浓度上进行优化，目的在于提高通光量，减少非吸收波段的光损耗，当PN区厚度分别为1μm、0.15μm时，掺杂浓度分别为（N区）1018cm-3、（P区）1019 cm-3量级时性能最佳;运用传输矩阵法分析阱宽和垒厚对量子阱性能的影响，依此进行量子阱结构的优化，最后得到垒厚32nm、阱宽8nm的量子阱三结太阳能电池转换效率可达31.5％。
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