Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar alto rendimiento GaP/Si células solares de heterounión con alta Si minoría portador toda la vida.
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Artículo de método
Desarrollo de células solares de alto rendimiento brecha/Si Heterojunction
En este artículo
Resumen
Resumen
Para mejorar la eficiencia de células solares basadas en Si más allá de su límite Shockley-Queisser, la ruta óptima es integrarlas con las células solares basadas en III-V. En este trabajo, presentamos células solares de alto rendimiento brecha/Si heterojunction con una alta vida útil del portador de la minoría de Si y cristal alta calidad de capas epitaxiales de GaP. Se muestra que mediante la aplicación de fósforo (P)-capas de difusión en el sustrato Si y una capa dex de pecado, la vida del portador de la minoría Si puede ser bien mantenida durante el crecimiento de la brecha en el epitaxy de viga molecular (MBE). Controlando las condiciones de crecimiento, la calidad de cristal alto de boquete se cultivaba en la superficie P-rico Si. La calidad de la película se caracteriza por microscopía de fuerza atómica y difracción de rayos x de alta resolución. Además, MoOx se implementó como un contacto selectivo de agujero que llevó a un aumento significativo en la densidad de corriente de cortocircuito. El rendimiento alcanzado alta de las células de solares de heterounión GaP/Si establece una ruta para mejorar aún más el rendimiento de dispositivos fotovoltaicos basados en Si.
Introducción
Ha habido un esfuerzo continuo en la integración de diferentes materiales con desajustes del enrejado con el fin de mejorar la total eficiencia de células solares1,2. La integración de III-V/Si tiene el potencial para aumentar la eficiencia de células solares de Si actual y reemplazar los sustratos caros de III-V (como el GaAs y el Ge) con un sustrato de Si para aplicaciones de células solares multiunión. Entre todos sistemas material binario de III-V, fosfuro de galio (GaP) es un buen candidato para este propósito, como lo ha hecho el menor desajuste de enrejado (~ 0.4%) y Si un bandgap indirecto alto. Estas ....
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Protocolo
PRECAUCIÓN: Por favor consulte todas hojas de datos de seguridad material (MSDS) antes de tratar con productos químicos. Utilice todas las prácticas de seguridad apropiadas cuando se realiza una fabricación de células solares como la campana y equipo de protección personal (gafas, guantes, bata, pantalones largos, zapatos cerrados).
1. Si oblea limpieza
- Limpiar las obleas de Si en la solución de piraña (H2O2/h2SO4) a 110 ° C.
- Para producir solución Piraña, llene la bañera de ácido (tanque de polietileno de alta densidad y más allá) con 15,14 L de H2hasta4 (9....
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Resultados
Imágenes de fuerza atómica (AFM) la microscopia y las exploraciones de alta resolución difracción de rayos x (DRX), incluyendo la curva oscilante de la reflexión (004) y el mapa del espacio recíproco (RSM) en las cercanías de reflexión (224), fueron recogidas por el boquete/Si estructura (figura 1). El AFM fue utilizada para caracterizar la morfología superficial de la brecha crecido de MBE y XRD fue utilizado para examinar la calidad cristalina de la capa de.......
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Discusión
Una capa de separación nominal de 25 nm de espesor epigenéticamente se cultiva en una superficie Si P-rico través de MBE. Para cultivar una mejor calidad de capa de brecha sobre sustratos de Si, un V/III relativamente baja ratio (P/Ga) es preferible. Una calidad de cristal de la capa de vacío es necesaria para lograr la alta conductividad y baja densidad de centros de recombinación. La AFM media cuadrática (RMS) de la superficie de separación es ~0.52 nm mostrando una superficie lisa con sin hoyos, indicativa de cristal .......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer a L. Ding y Boccard M. por sus contribuciones en el procesamiento y análisis de las células solares en este estudio. Los autores reconocen que la financiación del Departamento de energía estadounidense bajo contrato DE EE0006335 y el programa de centro de investigación ingeniería de la National Science Foundation y la oficina de eficiencia energética y energía renovable del Departamento de energía bajo NSF acuerdo cooperativo no. CEE-1041895. Dahal de SOM en el laboratorio de energía Solar fue apoyada, en parte, por contrato de NSF ECCS-1542160.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Peróxido de hidrógeno, 30 % | Honeywell | ||
| ácido sulfúrico, 96 % | KMG productos químicos electrónicos, Inc. | 64103 | |
| Ácido clorhídrico, 37% | KMG productos químicos electrónicos, Inc. | 64009 | |
| Grabado de óxido tamponado 10:1 | KMG productos químicos electrónicos, Inc. | 62060 | |
| Ácido fluorhídrico, 49% | Honeywell | 10181736 | |
| Ácido acético | Honeywell | 10180830 | |
| Ácido nitruro, 69,5% | KMG productos químicos electrónicos, Inc. |
Referencias
- Friedman, D. J. Progress and challenges for next-generation high-efficiency multijunction solar cells. Current Opinion in Solid State & Materials Science. 14, 131-138 (2010).
- Vadiee, E., et al. AlGaSb-Based Solar Cells Grown on GaAs: Structural investigation and device performance. IEEE Journal of Photovoltaics. , (2017).
- Wagner, H., et al. A numerical simul....
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Reimpresiones y permisos
