锑化镓（GaSb）晶片在热光伏电池的应用
GaSb 是一种 III-V 二元半导体化合物，是热光伏电池（TPV） 应用的理想半导体材料之一，温度源范围为 1300 K 至 1500 K。由于其低带隙能量 (Eg) 与介质黑体温度光谱匹配，它产生了出色的量子效率大于 90%，特别是在红外波长高达 1800 nm。与 Si、Ge 等其他传统材料相比，GaSb 半导体材料在 300 K 时具有 0.72 eV 能量的直接带隙特性，并且在较高的工作温度下电池性能受到的影响较小。我们可提供锑化镓单晶材料用于TPV应用。
1. GaSb 基热光伏电池的性能
自GaSb基热光伏电池发明以来，单个 GaSb 电池在 100 个太阳集中光强下的性能记录为 71.3% 的 FF、0.48 V 的 Voc 和 2702 mA/cm2 的 Jsc。 此外，通过基本表征研究，在全日光光谱范围内记录了大约 7% 的 GaSb 太阳能电池转换效率。 因此，GaSb电池为红外辐射捕获提供了良好的电性能。
Ni 等人比较了外延生长的薄膜 GaSb TPV 电池，并报告了与 Fraas 等人制造的器件相比更高的理论 IQE 性能。需要注意的是，当将发射极和基极层厚度分别优化到 0.22 和 10 µm 时，外延锑化镓基TPV 的内量子效率可以达到大约 96%。同时，Rashid 等人研究了发射极层区域的影响，并将 GaSb TPV 电池性能与 Zn 扩散的商业化器件进行了比较。根据他们的模拟结果，在 AM 1.5 照明条件下，在优化发射极厚度和掺杂浓度的情况下，效率增加了 4.70% 到 7.88%。
此外，研究人员发现退火工艺去除了 GaSb 器件上的注入引起的损伤晶体，从而使器件质量与外延生长的 GaSb TPV 电池相当。因而，外延和非外延 GaSb TPV 电池的性能相当，都适合用于 TPV 发生器。与Zn扩散电池相比，MOVPE外延生长的GaSb TPV电池性能略好。
2. 如何提高GaSb基TPV性能？
近年来，为了最大限度地提GaSb热光伏电池的转换效率，研究人员从光谱控制方面的改进、金属接触以及层厚度和掺杂浓度等方面进行优化。
首先，具有低电阻的良好金属接触（通常称为欧姆接触）对于最大限度地减少电力损失和最大限度地提高整体效率至关重要。欧姆接触的特性包括良好的热稳定性、低电阻和在半导体表面上的良好附着力。研究发现较低的接触电阻有利于在 p-GaSb 上形成欧姆接触。此外，镍 (Ni) 和钯 (Pd) 金属等材料被发现是在 n-GaSb 上形成欧姆接触的合适候选材料。 与 Pd 金属相比，Ni 的金属间化合物的形成可以在较低的温度下进行。据报道，Ni 金属可以很容易地在 n-GaSb 上形成接触，并产生比 Pd 金属更低的电阻和更好的欧姆特性。 除此之外，Ge、金 (Au)、铂 (Pt) 和钼 (Mo) 金属通常被沉积以形成金属化方案，从而在 n-GaSb 半导体上产生良好的欧姆接触。 每种金属都显示出对半导体的低接触电阻的优势。下图总结了目前报道的 GaSb 半导体层的金属化、比接触电阻和金属形成工艺：
其次，GaSb TPV 电池性能参数表现出强烈依赖于层厚度、掺杂浓度和结配置。因此，研究人员优化这些参数以实现最大的性能效率。对 Zn 扩散的 GaSb 发射器进行优化可以提高电池性能，因为它可以形成更强的内建场，从而更好地收集少数电荷载流子。
如今，GaSb TPV 电池在技术上已经成熟并已商业化。近年来，针对最大化转换效率的研究工作显着增加。 2014 年，GaSb TPV 电池用于钢铁行业的余热发电，在 1673 K 以下产生 3.1 GW 的电力。GaSb 基 TPV 电池目前是一个活跃的研究领域，预计将在不久的将来不断发展。 GaSb TPV 电池利用其红外辐射敏感性，在余热能量收集方面具有巨大潜力。值得注意的是，由于工业加工和活动不断排放大量潜在的余热以进行回收，因此用于 TPV 应用的 GaSb 研究进展迅速。
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陈经理