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基于标准CMOS工艺的串联高压太阳能电池研究
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:光电子.激光
  • 时间:2014.2.1
  • 页码:213-216
  • 分类:TN364[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]天津大学电子信息工程学院,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金(61072010,61036002,61106052)资助项目
  • 相关项目:用于光互连的硅基CMOS光子集成基础科学问题研究
中文摘要:

基于标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺流程, 设计了p+/N-well和n+/p-sub两类结构的太阳能电池单元,通过分 析影响电池性能参数的主要因素,设计、制备出4种不同单元尺寸的电池结构。测试结果表 明,在标 准测试条件下,面积50μm的单元结 构具有最优的性能参数,其开路电压和短路电流分别为0.49V 和76.61μA/mm2,最大输出功率达29.44 μW/mm2,光电转换效率为2.94%。基于优化的器件结构,将两 类不同结构的电池单元串联实现了高压输出的太阳能电池,电池的输出电压为0.95V,短路电流和最大输出功率分别为13μA/mm2和10.5μW/mm2。

英文摘要:

Based on the standard CMOS process,two types of solar cells are desig ned.They are a PN junction photodiode (PD) consisting of an N-well and a p+ source/drain (S/D) region and a PD consisting of a p-sub and n+ S/D region.By analyzing the critical factors affecting the device performanc e,the solar cells with four different geometries are designed and fabricated using standard CMOS process.Th e experimental results demonstrate that the solar cell with an area of 50μm×50μm has the optimal p erformance.The maximum output power obtained at the standard test conditions is 29.44μW/mm2,and the short -circuit current and open-circuit voltage are 76.61μA/mm2and 0.49V,respectively.A conversion efficiency of 2.94% for p+/N-well solar cell is achieved.Based on the optimal structure parameters,a tandem solar cell connect ed by electrical short-circuit with a p+/N-well PD and an n+/p-sub PD is implemented in CSMC 0.18μm CMOS pr ocess.The solar cell generates a high-voltage output of 0.95V,and the short-circuit current and maximum output power of the solar cell are 13μA/mm2and 10.5μW/mm2,respectively.The tandem solar cell formed in this paper has the potential for direct applications in wireless autonomous mic rosystems.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551