[发明专利]连续调制半导体异质结光生电压的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光生电压的装置及方法，尤其涉及一种连续调制半导体异质结光生电压的装置及方法。

背景技术

半导体异质结光生电压是光生伏特效应中重要体现；目前，由于能源危机，半导体异质结光伏发电得到了广泛的研究，但是由于光生电压较低导致光电转换效率不高，应用前景仍然有限；所以，提高半导体异质结光生电压的方法仍然在不断的研究中，其是光伏发电领域重要的技术研究方向。

目前，人们大多关注于如何利用半导体异质结材料种类变化（Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 92，PP909-913，2008），异质结掺杂浓度的变化（J. Appl. Phys.，101, 054504，2007），以及异质结结构的改变（高云等，一种Ｓｉ／ＦｅＳｉ_２／Ｓｉ组成三明治结构的太阳能电池及其制造方法，发明专利申请号： 200910273050），来调制异质结的禁带宽度，以便提高异质结内建电场，提高光生电压，最终提高异质结的光电转换效率。但是到目前为止，研究结果发现以上方法无法实现连续调制内建电场，实现光生电压的连续变化。为此，有的小组（Appl.Phys.Lett,87,242501,2005）通过研究外磁场连续调制磁性半导体异质结中内建电场，实现光生电压可调谐。但是，这种方法对于非磁性半导体内建电场的调制却存在困难。所以研究外调制手段，实现异质结内建电场的连续调制，实现半导体异质结光生电压可连续调制是一种很好地技术。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种连续调制半导体异质结光生电压的装置及方法，可以实现半导体异质结光生电压随外调制手段的连续变化，找到光生电压的最大值。

本发明是这样来实现的，连续调制半导体异质结光生电压的装置，它包括氦氖激光器、斩波器、可编程恒流电流源、直流数字电压表、锁相放大器、四端样品座和计算机，其特征是氦氖激光器、斩波器和四端样品座依次相距预定距离在同一光路上，可编程恒流电流源与四端样品座的两端并联，四端样品座的另外两端与直流数字电压表和锁相放大器并联连接，可编程恒流电流源和锁相放大器连接计算机。

方法为：利用计算机控制可编程恒流电流源给异质结施加不同方向和大小的直流电流，调制异质结内建电场；氦氖激光器发出的激光照射异质结后，利用斩波器和锁相放大器结合测量不同直流电流下异质结光生电压；利用直流数字电压表测量不同直流电流下异质结直流电压。

本发明的技术效果是：可以连续调制半导体异质结的光生电压。本发明实施简便，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2是利用该系统所测试的Fe/Al₂O₃/GaAs异质结有光照和无光照射下的电流电压图。

图3是利用系统所测试的Fe/Al₂O₃/GaAs异质结光生电压随直流电流变化图。

在图中，1、氦氖激光器 2、斩波器 3、可编程恒流电流源 4、直流数字电压表 5、锁相放大器 6、四端样品座 7、计算机。

具体实施方式

如图1所示，本发明是这样来实现的，连续调制半导体异质结光生电压的装置，氦氖激光器1、斩波器2和四端样品座6依次相距预定距离在同一光路上，可编程恒流电流源3与四端样品座6的两端并联，四端样品座6的另外两端与直流数字电压表4和锁相放大器5并联连接，可编程恒流电流源3和锁相放大器5连接计算机7。

利用计算机7控制可编程恒流电流源3给四端样品座6上异质结两端，施加从负1毫安开始，到正1毫安结束，步长为1微安的直流电流，调制异质结内建电场；氦氖激光器1发出的激光照射四端样品座6上异质结后，利用斩波器2和锁相放大器5结合测量不同直流电流下四端样品座6上异质结另外两端光生电压；利用直流数字电压表4测量不同直流电流下四端样品座6上异质结另外两端直流电压。

实施例

我们利用该系统测量了Fe/Al₂O₃/GaAs异质结的电学性质。测试结果如图2、3。图2是Fe/Al₂O₃/GaAs异质结有光照和无光照射下的电流电压图；从图中我们可以看到，光照下光生电压产生；在直流电压为零处，直流电流为负值。图3是利用系统所测试的Fe/Al₂O₃/GaAs异质结光生电压随直流电流变化图；从图中我们可以看到，光生电压随直流电流变化；特别注意到，一个很宽的峰值出现在大约-0.00042A 左右，如图中箭头所指。