Entwicklung von Hochleistungs-Lücke/Si Heterojunction Solarzellen

Summary

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um Hochleistungs-Lücke/Si Heterojunction Solarzellen mit einer hohen Si Minderheit-Träger Lebensdauer zu entwickeln.

Abstract

Zur Verbesserung der Effizienz von Si-basierte Solarzellen über ihre Shockley-Queisser-Grenze hinaus ist der optimale Pfad mit III-V-basierte Solarzellen integrieren. In dieser Arbeit präsentieren wir Lücke/Si Heterojunction Hochleistungssolarzellen mit einem hohen Si Minderheit-Träger Lebensdauer und hoher Kristallqualität epitaktische Lücke Schichten. Es wird gezeigt, dass durch Anwendung von Phosphor (P)-Diffusionsschichten in das Si-Substrat und eine Sünde_X Schicht, die Si Minderheit-Träger Lebensdauer kann werden gepflegte während des Wachstums der Lücke in der Molekularstrahl-Epitaxie (MBE). Durch die Kontrolle der Wachstumsbedingungen, wuchs die hohe Kristallqualität Lücke auf der P-reiche Si-Oberfläche. Die Filmqualität ist geprägt von Rasterkraftmikroskopie und hochauflösende Röntgenbeugung. Darüber hinaus MoO_x wurde eingeführt, als Loch-selektiven Kontakt, das führte zu einem deutlichen Anstieg der Kurzschluss Stromdichte. Die erreichte hohe Geräteleistung der Lücke/Si Heterojunction Solarzellen stellt einen Weg zur weiteren Verstärkung der Leistung des Si-basierten Photovoltaik-Geräte.

Introduction

Verbesserung der gesamten Solarzelle Wirkungsgrad^1,2gab es Bemühungen zur Integration von unterschiedlichen Materialien mit Gitter Fehlanpassungen. Die Integration von III-V/Si hat das Potenzial, weiter die aktuelle Si Solarzelle Effizienz und ersetzen die teuren III-V-Substraten (z. B. GaAs und Ge) mit einem Si-Substrat für Mehrfachsolarzellen Solarzelle Anwendungen. Unter allen III-V binäre Materialsysteme ist Gallium-Phosphid (GaP) ein guter Kandidat für diesen Zweck, da es die kleinste Gitterfehlanpassung (~ 0,4 %) mit Si und eine hohe indirekte Bandlücke hat. Diese Funktionen können qualitativ hochwertige....

Protocol

Achtung: Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Umgang mit Chemikalien. Nutzen Sie alle entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen bei der Durchführung einer Solarzelle Herstellung einschließlich der Abzugshaube und persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, in voller Länge Hose, geschlossene Schuhe).

(1) Si-Wafer Reinigung

1. Si-Wafer in Piranha-Lösung reinigen (H₂O2/h₂SO₄) bei 110 ° C.
   1. Um Piranha Lösung zu erzeugen, füllen das Säurebad (High-Density-Polyethylen-Tank und jenseits) mit 15,14 L H₂SO₄ (96 %) und....

Results

Atomic Force Microscopy (AFM) Bilder und hochauflösende Röntgendiffraktometrie (XRD) Scans, einschließlich der rockenden Kurve in der Nähe (004) Reflexion und der reziproken Raum Karte (RSM) in der Nähe (224) Reflexion, wurden für die Lücke/Si gesammelt. Struktur (Abbildung 1). Die AFM wurde zur Morphologie die Oberfläche der MBE-grown Lücke zu charakterisieren und XRD wurde verwendet, um die Kristallqualität Lücke Ebene zu untersuchen. Die effektive Minderhe.......

Discussion

Eine nominale 25 nm dicke Lücke Schicht wurde epitaktisch auf eine P-reiche Si-Oberfläche über MBE angebaut. Um eine bessere Qualität der Lücke Schicht auf einem relativ niedrigen V/III Si Substraten wachsen ist Verhältnis (P/Ga) vorzuziehen. Ein guter Kristallqualität Lücke Schicht ist notwendig, hohe Leitfähigkeit und niedriger Dichte von Rekombinationszentren zu erreichen. Die AFM Root-Mean-Square (RMS) der Lücke Oberfläche ist ~0.52 nm zeigt eine glatte Oberfläche mit keine Gruben, bezeichnend für hohe Kristallqualit.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Wasserstoffperoxid, 30 %	Honeywell	10181019
Schwefelsäure, 96 %	KMG Electronic Chemicals, Inc.	64103
Salzsäure, 37%	KMG electronic chemicals, Inc.	64009
Gepuffertes Oxidätzen 10:1	KMG electronic chemicals, Inc.	62060
Flusssäure, 49 %	Honeywell	10181736
Essigsäure	Honeywell	10180830
Nitridsäure, 69,5 %	KMG electronic chemicals, Inc.