单晶Si、单结GaAs太阳能电池的激光损伤特性对比研究

采用1064 nm纳秒脉冲激光辐照单晶Si、单结GaAs太阳能电池, 针对不同强度激光辐照太阳能电池的损伤特性进行了实验研究, 得出激光光斑聚焦在电池栅线上时, 电池更易损伤, 单晶Si电池的栅线打断之后仍能很好工作, 单结GaAs电池却完全失效, 这是由于高掺杂的基底锗熔融凝固连接栅线, 导通电池正负极.实验结果还表明, 激光辐照在电池表面时, 对单晶Si电池基本没有影响, 而GaAs电池输出性能也没有很大幅度的下降.理论分析了纳秒激光对电池的损伤主要是热、力效应共同作用的结果.热效应使材料熔化、气化, 力效应主要沿着激光传输的方向, 垂直于材料表面.常温下Si材料对1 064 nm有较强的本征吸收, GaAs电池的GaAs层透过1 064 nm, Ge基底本征吸收1 064 nm, Ge材料的熔点低于Si材料且其禁带宽度更窄, 故其初始损伤阈值略低.通过SEM扫描电镜、激光拉曼材料分析及X射线光电子能谱仪等分析手段对实验结果进行了验证