Name: Desarrollo de células solares de alto rendimiento brecha/Si Heterojunction (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 31 s
Description: Aprende a fabricar células solares de heterounión GaP/Si de alto rendimiento manteniendo la vida útil de portadores minoritarios del silicio. Este protocolo detallado optimiza el crecimiento de contactos selectivos de fosfuro de galio.

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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.

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
<ol><li>Limpiar las obleas de Si en la solución de piraña (H2O2/h2SO4) a 110 ° C.<ol>
<li>Para producir solución Piraña, llene la bañera de ácido (tanque de polietileno de alta densidad y más allá) con 15,14 L de H2hasta4 (96%) y 1.8 L de H2O2 (30%).</li>
		<li>Espere que la temperatura de la solución para estabilizar a 110 ° C.</li>
		<li>4 pulgadas de diámetro, zona de flotador (FZ), obleas de Si tipo n y doble-lado-pulido en un limpio 4" oblea cassette (polipropileno y más allá) y el barco en el baño de piraña durante 10 minutos.</li>
		<li>Enjuague durante 10 minutos con agua desionizada (DI).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Limpiar las obleas de Si con RCA solución a 74 ° C.<ol>
<li>Preparar una solución diluida de HCl:H2O2. Llenan el baño ácido de 13,2 L de DI H2O 2.2 L de HCl. Spike la solución con 2.2 L de H2O2 y encender el calentador.</li>
		<li>Espere a que la temperatura de la solución para estabilizar a 74 ° C antes de usar.</li>
		<li>Poner las obleas de Si en un cassette limpia 4" oblea y colocar las obleas en la solución RCA durante 10 minutos.</li>
		<li>Enjuague con agua desionizada durante 10 minutos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Limpie las obleas de Si en la solución tampón óxido Etch (BOE).<ol>
<li>Vierta 15,14 L de solución de BOE en el baño ácido.</li>
		<li>Coloque el cartucho de oblea de 4" en el baño durante 3 minutos.</li>
		<li>Enjuague durante 10 minutos con agua desionizada.</li>
		<li>Seque la oblea seca N2.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. difusión de P en el horno de difusión
<ol><li>Poner una oblea limpia en un barco de cuarzo de difusión.</li>
	<li>Carga en un tubo de cuarzo que tiene una temperatura base de 800 ° C. Rampa de la temperatura del horno a 820 ° C en el entorno de2 N. A 820 ° C, empezar a fluir el gas de arrastre de2 N que burbujea a través de oxicloruro de fósforo (POCl3) en 1000 sccm. Después de 15 minutos, apague el gas portador del N2 y rampa de temperatura hasta 800 ° C antes de sacar las muestras.</li>
	<li>Coloque las muestras en una solución BOE por 10 min quitar el vidrio de silicato de fósforo (PSG) y realizar un enjuague de 10 minutos en agua desionizada.</li>
</ol>3. recubrimiento dex pecado por PECVD
<ol><li>Poner la oblea en un bote limpio y sumergir en un baño BOE para 1 minuto eliminar el óxido nativo en la superficie.</li>
	<li>Enjuague durante 10 minutos con agua desionizada.</li>
	<li>Seque la oblea con una pistola de2 N seco.</li>
	<li>Colocar la oblea de Si en un portador de Si limpiado (156 mm monocristalino Si).</li>
	<li>Cargar la muestra en la cámara de (PECVD) la deposición de vapor químico mejorado de plasma.</li>
	<li>Depósito 150 nm de espesor (38.5 s) pecadox a 350 ° C en la cámara. Depósito del pecadox en 300 W potencia con una presión base de 3,5 Torr y 60 sccm de SiH4 como una fuente de silicio y 60 sccm de NH3 como fuente de N (sccm 2000 de N2 se utilizó como diluyente).<ol>
<li>Confirmar la tasa de crecimiento de pecadox (3,9 nm/s) mediante el depósito de películasx de pecado con tiempos diferentes de deposición en obleas pulidas y medir los espesores por Elipsometría espectroscópica de ángulo variable (Jarrón).</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. brecha crecimiento por MBE
<ol><li>Después de la deposición de pecadox , carga la oblea en la cámara de MBE.</li>
	<li>Los outgas de la cámara de iniciación (180 ° C por 3 h), luego los outgas de la cámara de amortiguación (240 ° C por 2 h). De la carga en la cámara de crecimiento y horneado a 850 ° C durante 10 minutos.</li>
	<li>Disminuir la temperatura de 580 ° C. Temperatura de la célula de efusión del Ga aumento para producir presión de ~2.71×10-7 Torr viga equivalente (BEP) y la temperatura de la célula de efusión del Si a 1250 ° C.</li>
	<li>Ajustar el posicionador de la válvula p cracker para lograr ~1.16×10-6 Torr BEP. Abrir las persianas Ga, P y Si y crecen a 25 nm de espesor hueco con un método de crecimiento interrumpido (10 ciclos de s 5 abiertas y 5 s cerrado) seguido por 121 s de crecimiento unshuttered (es decir, abrir Ga y p persianas al mismo tiempo).</li>
	<li>Disminuir la temperatura del substrato a 200 ° C y descargar la muestra de la cámara de vacío.</li>
</ol>5. Retire el traseras capas dex n + y pecado por aguafuerte mojada
<ol><li>Cubrir la superficie de separación con una cinta protectora para proteger contra el daño de HF.</li>
	<li>Preparación de ~ 300 mL de solución de HF de 49% en un vaso de plástico.</li>
	<li>Coloque la muestra en la solución de HF durante 5 min eliminar completamente la capa dex de pecado.</li>
	<li>Retire la cinta protectora, enjuague con agua desionizada y seque N2.</li>
	<li>Cubrir la superficie de separación con una nueva cinta protectora.</li>
	<li>HNA la solución en un vaso de precipitados de plástico (una mezcla de ácido fluorhídrico (HF) (50 mL), ácido nítrico (HNO3) (365 mL) y ácidos acético (CH3COOH) (85 mL)) a temperatura ambiente. PRECAUCIÓN: Coloque con cuidado la oblea en la solución para evitar HNA penetra en la superficie de separación.</li>
	<li>Poner la muestra en la solución HNA durante 3 minutos.</li>
	<li>Retire la cinta protectora y enjuague agua desionizada. Seco por N2.
</li>
</ol>6. agujero selectivo formación contacto en el lado de Si desnudo
<ol><li>Hiende la oblea con una pluma de diamante en cuatro cuartos.</li>
	<li>Limpiar cuidadosamente las muestras en un tanque de agua DI.</li>
	<li>Limpiar las muestras en un baño BOE de 30 s para quitar el óxido nativo de la superficie.</li>
	<li>Enjuague en las obleas en agua desionizada y séquelo por N2.</li>
	<li>Depositar un 50 nm de espesor A-si: H por PECVD en una de las muestras para comprobar la vida Si.<ol>
<li>A-Si el depósito: capa H de 60 W potencia con una presión de 3,2 Torr y 40 sccm de SiH4 como la fuente de silicio (sccm 200 de H2 se utilizó como diluyente).</li>
		<li>Confirmar la tasa de crecimiento de a-Si: H (1,6 nm/s) depositar películas de A-si con tiempos diferentes de deposición en obleas pulidas y midiendo el espesor con florero.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Depósito (i) A-si (9 nm) y (p +) A-si (16 nm) en el grabado (frontal) de una muestra independiente de Si por PECVD.<ol>
<li>Depositar la capa de al-Si tipo p en 37 W potencia con una presión de 3,2 Torr y 40 sccm de SiH4 como la fuente de silicio y sccm 18 B [CH3]3 como el dopant de boro (197 sccm de H2 se utilizó como diluyente).</li>
		<li>Confirmar la tasa de crecimiento de tipo p a-Si (2.0 nm/s) depositar películas de A-si con tiempos de crecimiento diferente de las obleas pulidas y midiendo los espesores con florero.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Depositar una capa dex 9 nm de grosor MoO en la temperatura por la evaporación térmica de una fuente de MoO3 (99.99%) con una tasa de deposición de 0.5 Å / s.</li>
</ol>7. externa formación contacto
<ol><li>Depósito de 75 nm de espesor indio estaño óxido (ITO) (en2O3/SnO2 = 95/5 (% peso), 99.99%) capas en el lado de la brecha de las muestras por RF sputtering (potencia de RF de 1 kW y una presión de 5 Torr) con una tasa de flujo de oxígeno de sccm 2.2.</li>
	<li>Descarga las muestras y darles la vuelta. Utilice la máscara de sombra de mesa en las muestras para OIC deposición de mesa.</li>
	<li>Depósito de 75 nm de espesor ITO por RF sputtering. Depósito 200 nm de espesor plata (potencia de RF de 1 kW y una presión de 8 Torr) para los dedos cubriendo la máscara de sombra del dedo. Depósito de 200 nm de espesor plata al lado de la brecha de las muestras como el contacto posterior.</li>
	<li>Templar las muestras en un horno bajo presión atmosférica a 220 ° C.</li>
</ol>

<ol><li>Friedman, D. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135902861000032X">Progress and challenges for next-generation high-efficiency multijunction solar cells.</a> Current Opinion in Solid State & Materials Science. 14, 131-138 (2010).</li>
<li>Vadiee, E., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8063407/">AlGaSb-Based Solar Cells Grown on GaAs: Structural investigation and device performance.</a> IEEE Journal of Photovoltaics. , (2017).</li>
<li>Wagner, H., et al. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4863464">A numerical simulation study of gallium-phosphide/silicon heterojunction passivated emitter and rear solar cells.</a> Journal of Applied Physics. 115, 044508(2014).</li>
<li>Limpert, S., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6925045/">Results from coupled optical and electrical sentaurus TCAD models of a gallium phosphide on silicon electron carrier selective contact solar cell.</a> 2014 IEEE 40th Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). , 836-840 (2014).</li>
<li>Ding, L., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7749989/">On the source of silicon minority-carrier lifetime degradation during molecular beam heteroepitaxial growth of III-V materials.</a> 2016 IEEE 43rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). , IEEE. 2048-2051 (2016).</li>
<li>Ding, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610216304544">Silicon minority-carrier lifetime degradation during molecular beam heteroepitaxial III-V material growth.</a> Energy Procedia. 92, 617-623 (2016).</li>
<li>Zhang, C., Kim, Y., Faleev, N. N., Honsberg, C. B. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024817304025">Improvement of GaP crystal quality and silicon bulk lifetime in GaP/Si heteroepitaxy.</a> Journal of Crystal Growth. 475, 83-87 (2017).</li>
<li>García-Tabarés, E., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pip.2703">Evolution of silicon bulk lifetime during III-V-on-Si multijunction solar cell epitaxial growth.</a> Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 24, 634-644 (2016).</li>
<li>Varache, R., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215008383">Evolution of bulk c-Si properties during the processing of GaP/c-Si heterojunction cell.</a> Energy Procedia. 77, 493-499 (2015).</li>
<li>Ishizaka, A., Shiraki, Y. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/133/4/666.short">Low temperature surface cleaning of silicon and its application to silicon MBE.</a> Journal of The Electrochemical Society. 133, 666(1986).</li>
<li>Zhang, C., Vadiee, E., King, R. R., Honsberg, C. B. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-materials-research/article/carrierselective-contact-gapsi-solar-cells-grown-by-molecular-beam-epitaxy/E5A9209E449CFCF2C4479752764CA400">Carrier-selective contact GaP/Si solar cells grown by molecular beam epitaxy.</a> Journal of Materials Research. 33, 414-423 (2018).</li>
<li>Battaglia, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hole+Selective+MoOx+Contact+for+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Hole Selective MoOx Contact for Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 14, 967-971 (2014).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

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 ...

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 características permiten alta calidad integración de brecha con un sustrato de Si. Se ha demostrado teóricamente que GaP/Si células solares de heterounión podría mejorar la eficacia del emisor apaciguado convencional posterior Si células solares3,4 por beneficiarse del único banda-desplazamiento entre GaP y Si (∆Ev ~1.05 eV y ∆Ec ~0.09 eV). Esto hace diferencia un prometedor contacto selectivo electrón para células solares de silicio. Sin embargo, para lograr células solares de alto rendimiento brecha/Si heterounión, una alta brecha/Si interfaz calidad y alto curso de la vida a granel Si se requieren.
Durante el crecimiento de materiales III-V en un substrato de Si por epitaxia de haces moleculares (MBE) y epitaxy de la fase de vapor de metalorganic (MOVPE), degradación significativa de toda la vida Si se ha observado ampliamente5,6,7, 8 , 9. se reveló que la degradación de la vida ocurre principalmente durante el tratamiento térmico de las obleas de Si en los reactores, que se requiere para la reconstrucción de desorción o superficie de óxido superficial antes del crecimiento epitaxial10. Esta degradación fue atribuida a la difusión extrínseca de contaminantes originados de los reactores de crecimiento5,7. Se han propuesto varios enfoques para suprimir esta degradación de toda la vida Si. En nuestro trabajo anterior, hemos demostrado dos métodos en que la degradación de toda la vida Si puede ser suprimida significativamente. El primer método fue demostrado por la introducción del pecadox como una barrera de difusión7 y la segunda mediante la introducción de la capa de difusión de P como un agente de seguir11 al sustrato Si.
En este trabajo, hemos demostrado alto rendimiento brecha/Si células solares basadas en los enfoques mencionados para mitigar la degradación de toda la vida de silicio a granel. Las técnicas utilizadas para preservar la vida Si pueden tener amplias aplicaciones en las células solares multiunión con células activas de fondo Si y dispositivos electrónicos como el CMOS de alta movilidad. En este protocolo detallado, se presentan los detalles de fabricación de GaP/Si heterojunction células solares, incluyendo la limpieza de obleas de Si, P-difusión en el horno, crecimiento de la brecha y las células solares de la brecha/Si proceso.

<table><tbody><tr><td>Peróxido de hidrógeno, 30 %</td><td></td> <td>Honeywell</td> 10181019 <td></td></tr><tr><td>ácido sulfúrico, 96 %</td> <td>KMG productos químicos electrónicos, Inc.</td><td>64103</td><td></td></tr><tr><td>Ácido clorhídrico, 37%</td><td>KMG productos químicos electrónicos, Inc.</td><td>64009</td><td></td></tr><tr><td>Grabado de óxido tamponado 10:1</td><td>KMG productos químicos electrónicos, Inc.</td><td>62060</td><td></td></tr><tr><td>Ácido fluorhídrico, 49%</td><td>Honeywell</td><td>10181736</td><td></td></tr><tr><td>Ácido acético</td><td>Honeywell</td><td>10180830</td><td></td></tr><tr><td>Ácido nitruro, 69,5%</td><td>KMG productos químicos electrónicos, Inc.</td><td></td><td></td>200288</tr></tbody></table>

desarrollo de células solares de alto rendimiento brecha/si heterojunction

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

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.

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...

Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar alto rendimiento GaP/Si células solares de heterounión con alta Si minoría portador toda la vida.

Desarrollo de células solares de alto rendimiento brecha/Si Heterojunction

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...

Este método puede decir, responder preguntas clave en la fabricación de células solares integradas de silicio estratificado sobre cómo mantener una vida útil a granel de silicio alto durante el crecimiento. Las principales ventajas de este proceso son que podemos lograr una larga vida útil a granel de silicio, incluso después del crecimiento heterovalente del contacto selectivo del portador de fosfuro de galio en el silicio. Esto nos permite acceder a las brechas de banda de otros semiconductores III-V.Es una forma de célula solar multijunción con una célula inferior de silicio. Para empezar, preparar una solución de piraña en un baño de calefacción de ácido de polietileno de alta densidad, calentarlo a 110 grados Celsius, y esperar a que la temperatura se estabilice. En otro baño ácido, preparar una solución diluida de ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno para eliminar la contaminación iónica, calentarlo a 74 grados Centígrados y esperar a que la temperatura se estabilice.Coloque obleas de silicio pulidas de doble cara tipo extremo de zona de flotador de cuatro pulgadas de diámetro en un casete de oblea de cuatro pulgadas de polipropileno limpio. Sumerja las obleas en solución de pirañas durante 10 minutos. Luego, enjuague las obleas durante 10 minutos con agua desionizada, y colóquelas en un casete limpio.Remoje las obleas en la solución de limpieza iónica durante 10 minutos y luego enjuáguelas con agua desionizada durante 10 minutos. A continuación, remoje las obleas en una solución de óxido tamponado de 10 a un fluoruro de amonio al ácido fluorh durante tres minutos a temperatura ambiente, y enjuáguelas con agua desionizada durante 10 minutos. Seque las obleas limpias bajo una corriente de gas nitrógeno seco.A continuación, coloque una oblea limpia en un bote de cuarzo y cárguelo en un horno de tubo de cuarzo, calentado a 800 grados Celsius con una atmósfera de gas nitrógeno que fluye. Rampa el horno a 820 grados Celsius en el transcurso de 20 minutos. A continuación, cambie el gas portador a nitrógeno burbujado a través de oxicloruro de fósforo a 1.000 SCCM.Después de 15 minutos, detenga el flujo de gas portador y en aumento del horno hasta 800 grados Celsius. Retire la oblea del horno y déjela enfriar. A continuación, remoje en una solución de color grabado de óxido tamponado fresco durante 10 minutos para eliminar el vidrio de silicato de fósforo.Enjuague la oblea en agua desionizada durante 10 minutos y séquela con gas nitrógeno. Justo antes de la deposición del nitruro de silicio, remoje la oblea en una solución de color etch de óxido tamponado durante un minuto para eliminar los óxidos nativos. Enjuáguelo en agua desionizada durante 10 minutos y séquelo con gas nitrógeno seco.Coloque la oblea en un portador de silicio monocristalino limpio y cárguelo en un instrumento PECVD, equipado con fuentes de silano y amoníaco. Ajuste la presión de la cámara a 3,5 torrs y deposite 150 nanómetros de nitruro de silicio a 3,9 nanómetros por segundo, con 300 vatios de potencia de RF. A continuación, cargue la oblea en un instrumento MBE, equipado con células de derrame de galio, fósforo y silicio.Supera la oblea en la cámara introductoria a 180 grados Celsius durante tres horas. Luego, transfiera la oblea a la cámara de amortiguación, y la gaste a 240 grados Celsius durante dos horas. Cargue la oblea en la cámara de crecimiento y hornéquela a 850 grados Celsius durante 10 minutos.Después de eso, enfríe la oblea a 580 grados Celsius, y prepara las células de derrame para generar los flujos apropiados. Abra los estremecedores de galio, fósforo y silicio, y crezca 25 nanómetros de fosfuro de galio con un método de crecimiento interrumpido, seguido de 121 segundos de crecimiento ininterrumpido. Después, enfríe la muestra a 200 grados Centígrados y descártela del instrumento.A continuación, cubra la superficie de fosfuro de galio con una cinta de dicing resistente a los ácidos. Sumerja la oblea en unos 300 mililitros de ácido fluorhídrico al 49% durante cinco minutos para eliminar la capa de nitruro de silicio. Retire la cinta, enjuague la oblea con agua desionizada durante 10 minutos y séquela bajo una corriente de gas nitrógeno.A continuación, cubra la superficie de fosfuro de galio con cinta adhesiva fresca. En un vaso de precipitados de plástico, preparar 500 mililitros de una mezcla de ácido fluorhídrico, ácido nítrico y ácido acético. Coloque cuidadosamente la oblea en la solución de HNA y déjela empapar a temperatura ambiente durante tres minutos.Retire la cinta, enjuague la oblea con agua desionizada y séquela con nitrógeno. Use una pluma de diamante para cortar la oblea preparada en cuatro cuartos. Coloque las piezas en una cesta, límpielos a fondo en un tanque de agua desionizada y séquelos con gas nitrógeno.A continuación, remoje las piezas en una solución de óxido tamponado etch durante 30 segundos, y enjuáguelas y séquelas con agua desionizada y gas nitrógeno. A continuación, deposite 50 nanómetros de silicio amorfo en una muestra y compruebe la vida útil del silicio. Luego, deposite nueve nanómetros de un silicio amorfo intrínseco, y 16 nanómetros de un silicio amorfo tipo p, con un dopant de boro, en el lado de silicio desnudo de una segunda muestra.En una tercera muestra, utilice la evaporación térmica para depositar nueve nanómetros de óxido de molibdeno en el lado del silicio desnudo a 0,5 angstroms por segundo, a temperatura ambiente, de una fuente de trióxido de molibdeno. A continuación, coloque las muestras de silicio amorfo y recubierto de óxido de molibdeno en un instrumento de pulverización de RF, con el lado de fosfuro de galio hacia arriba. Deposite 75 nanómetros de óxido de indio 10, con un caudal de oxígeno de 2,2 SCCM.A continuación, descargue las muestras y dé la vuelta. Coloque una máscara de sombra de mesa en cada muestra. Cárguelos de nuevo en el instrumento y deposite otros 75 nanómetros de ITO.Descargue las muestras, cambie la máscara por una máscara de sombra de dedo y deposite 200 nanómetros de plata en la mesa ITO a un kilovatio y ocho torr. Entregue las muestras y deposite otros 200 nanómetros de plata en el lado del fosfuro de galio ITO, como el contacto posterior. Por último, recose las muestras en un horno a 220 grados centígrados y presión atmosférica.La microscopía de fuerza atómica mostró que la capa de fosfuro de galio tenía una rugosidad cuadrada media de la raíz de aproximadamente 0,52 nanómetros, lo que indica una alta calidad de cristal con una baja densidad de dislocación de roscado. Los flecos Pendellosung observados a partir de la curva de balanceo de doble cristal omega dos theta en los reflejos de silicio y fosfuro de galio 004 eran consistentes con interfaces suaves. El mapa espacial recíproco de 224 puntos de defracción muestra picos coherentes de fosfuro de galio y silicio, lo que indica que el fosfuro de galio está completamente tensado al sustrato de silicio con buena calidad cristalina.La formación de una capa N más por difusión de fósforo antes de agregar la capa de fosfuro de galio mantuvo la vida útil a granel de silicio a niveles de hasta milisegundos. La vida útil del silicio de fosfuro de galio fue de unos 100 microsegundos. Los dispositivos fueron construidos usando una capa de silicio amorfo, o una capa de óxido de molibdeno.La eficiencia cuántica interna del dispositivo de óxido de molibdeno se mantuvo alta en longitudes de onda más bajas que un dispositivo de silicio amorfo, pero también tenía una mayor reflectancia en longitudes de onda más bajas. Se observó un rendimiento prometedor de las células solares para ambos dispositivos. Los dispositivos de silicio amorfo y óxido de molibdeno tenían eficiencias comparables, voltajes de circuito abierto y factores de llenado.En general, la capa de óxido de molibdeno tuvo un mejor desempeño como contacto selectivo en su conjunto que la capa de silicio amorfo. Al intentar este procedimiento, recuerde mantener la segunda oblea lo más limpia posible antes de cargarla en la cámara MBE, especialmente al depositar nitruro de silicio.

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Investigación

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Ingeniería

Policristalinos de silicio de película delgada de células solares sobre vidrio se fabrican por la deposición de capas de boro y fósforo de silicio dopadas seguido por pasivación defecto de cristalización, y metalización. Plasmónica luz que atrapa se introduce mediante la formación de nanopartículas de Ag en la superficie celular de silicio tapado con un reflector difuso que resulta en la mejora ~ fotocorriente 45%.

De silicio policristalino película delgada de células solares con plasmónica mejorada luz que atrapa

Se presenta un método para fabricar, en condiciones ambientales, dispositivos fotovoltaicos orgánicos en tándem en una configuración paralela. Estos dispositivos cuentan con un cátodo común de nanotubos de carbono, semitransparente y procesado por aire.

Método ambiente para la producción de un cátodo común iónicamente cerrada nanotubos de carbono en las células solares en tándem Orgánica

El sulfuro de estaño (SnS) es un material candidato para células solares no tóxicas y abundantes en la Tierra. Aquí, demostramos el procedimiento de fabricación de las células solares SnS que emplean la deposición de capas atómicas, que produce una eficiencia de conversión de energía certificada del 4,36%, y la evaporación térmica, que produce un 3,88%.

Haciendo eficiencia Registro SnS Células solares por evaporación térmica y la deposición de capas atómicas

Se demuestra la fabricación de rejillas de alto contraste como elemento dispersivo de división de espectro paralelo en un sistema fotovoltaico concentrado. Se describen los procesos de fabricación, incluida la litografía de nanoimpresión, la pulverización catódica de TiO2 y el grabado iónico reactivo. Los resultados de la medición de reflectancia se utilizan para caracterizar el rendimiento óptico.

Fabricación de rejillas de alto contraste para la División del espectro de dispersión de elementos en un Sistema de Concentración Fotovoltaica

Se describe una metodología viable basada en la impresión por transferencia para introducir nanoestructuras metálicas plasmónicas en células solares.  Mediante el uso de sellos de poli(dimetilsiloxano) de nanopilares, se integró una matriz de nanodiscos ordenada basada en Ag con células solares de Si microcristalino hidrogenado estándar, lo que mejoró el rendimiento del dispositivo debido a la captura de luz plasmónica.

Integración de luz de captura de plata de nanoestructuras en células solares de silicio hidrogenado microcristalina por transferencia Impresión

Aquí se presenta un protocolo para la síntesis de Zn 1-x mg x S / Cu 2 O heterouniones en al aire libre a temperatura baja a través de la presión atmosférica espacial atómica deposición de capas (AP-SALD) de Zn 1-x mg x S en óxido de cobre. Tales óxidos de metales de conformación de alta calidad pueden ser cultivadas en una variedad de sustratos, incluyendo plásticos de este método barato y escalable.

Mejora de la Calidad Heterounión en Cu<sub&gt; 2</sub&gt; Células solares O-base través de la optimización de la presión atmosférica espacial Atómica capa depositada<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

A continuación, se presenta un protocolo para la fabricación de células solares de película delgada orgánica utilizando un revestidor de troquel mini-ranura y relacionados caracterizaciones estructura en línea utilizando técnicas de dispersión de sincrotrón.

La fabricación de la impresión a granel heterounión células solares y In Situ Morfología Caracterización

Un método para células completamente imprimibles, libre de fullereno, altamente aire-estable, a granel heterounión solares basadas en alcóxidos de Ti como el aceptor de electrones y la fabricación de polímero donador de electrones se describe aquí. Por otra parte, se informa de un procedimiento para controlar la morfología de la capa fotoactiva a través del volumen molecular de las unidades de Ti-alcóxido.

Control de la morfología de las células solares a granel-heterounión orgánica-inorgánica completamente para imprimir Sobre la base de un Ti-alcóxido y semiconductores de polímero

Presentamos un extenso estudio sobre los efectos de diferentes métodos de fabricación para las películas orgánico / inorgánico perovskita delgadas mediante la comparación de las estructuras cristalinas, la densidad de estados, niveles de energía, y en última instancia, el rendimiento de la célula solar.

Influencia de los híbridos Métodos de Fabricación perovskita en la formación de película, Estructura electrónica y el rendimiento de la célula solar

Este trabajo describe el proceso completo de fabricación de dispositivos fotovoltaicos de temidio de selenio de cadmio delgado para una mayor eficiencia. El proceso utiliza un sistema de vacío en línea automatizado para la deposición de sublimación de espacio cercano que es escalable, desde la fabricación de dispositivos de investigación de área pequeña, así como módulos a gran escala.

Células solares Ultra-Thin CdSeTe/CdTe depositadas en el espacio cercano para mejorar la densidad de corriente de cortocircuito y la fotoluminiscencia

Este trabajo es una demostración y una guía para realizar y analizar internamente (con un instrumento de rayos X de laboratorio) experimentos in situ de GISAXS de tintas de secado en fotovoltaicas orgánicas con ranura-troquel de rollo a rollo.

Incidencia de pastoreo in situ Dispersión de rayos X de ángulo pequeño en recubrimiento rollo a rollo de células solares orgánicas con instrumentación de rayos X de laboratorio

Aprende a fabricar células solares de heterounión GaP/Si de alto rendimiento manteniendo la vida útil de portadores minoritarios del silicio. Este protocolo detallado optimiza el crecimiento de contactos selectivos de fosfuro de galio.

Desarrollo de células solares de alto rendimiento brecha/Si Heterojunction

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