כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפתח ביצועים גבוהים פער/Si heterojunction השמש תאים עם חיים גבוהה של המיעוט-המוביל סי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פיתוח תאים סולריים ביצועים גבוהים פער/סי Heterojunction
במאמר זה
סיכום
תקציר
כדי לשפר את היעילות של תאים סולאריים מבוססי סי מעבר למגבלה שוקלי-Queisser שלהם, הדרך האופטימלית היא לשלב אותן עם השלישי-V מבוססי תאים סולריים. בעבודה זו, אנו מציגים תאים סולריים ביצועים גבוהים פער/Si heterojunction עם סי גבוה-המיעוט-המוביל לכל החיים, קריסטל גבוהים ואיכות שכבות הפער epitaxial. הוא הראה את זה על-ידי החלת זרחן (P)-דיפוזיה שכבות לתוך המצע סי, שכבהx ' חטא ', משך החיים של המיעוט-המוביל סי ניתן מתוחזקים היטב במהלך הגידול הפער epitaxy הקורה מולקולרית (בין). על ידי שליטה על תנאי הגידול, קריסטל גבוהים ואיכות הפער גדל על פני עשיר פי סי. איכות הסרט מאופיין על ידי מיקרוסקופ כוח אטומי ואת ברזולוציה גבוהה רנטגן עקיפה. בנוסף, MoOx יושם כאיש קשר חור סלקטיבית שהובילה לעליה משמעותית צפיפות זרם קצר. ביצועי המכשיר גבוהה מושגת התאים הסולאריים פער/Si heterojunction יוצר נתיב נוסף שיפור הביצועים של מכשירים פוטו מבוססי-סי.
מבוא
יש כבר מאמץ מתמשך על השילוב של חומרים שונים עם סריג אי התאמות כדי לשפר הכוללת תא פוטו-וולטאי יעילות1,2. השילוב השלישי-V/סי יש פוטנציאל נוספת להגביר את היעילות השמש נייד סי הנוכחי ולהחליף את סובסטרטים השלישי-V יקר (כגון GaAs ו ג ' נרל אלקטריק) עם מצע סי ליישומים multijunction תא פוטו-וולטאי. בין כל השלישי-V בינארי גשמי מערכות, גליום מונו גבישי (מרווח) הוא מועמד טוב למטרה זו, שכן יש הקטן הסריג-ההתאמה (~ 0.4%) ועם סי bandgap עקיף גבוה. תכונות אלה ניתן לאפשר שילוב איכותי של הפער עם סובסטרט סי. תיאורטית הוכח כי הפער/Si heterojunction תאים סולריים יכול לשפר את היעילות של פולט passivated המקובלת אחורי סי תאים סולריים....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
אזהרה: נא עיין כל גליונות נתונים בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS) לפני התמודדות עם כימיקלים. אנא השתמש כל נוהלי בטיחות המתאים בעת ביצוע של ייצור תאים סולאריים כולל fume הוד, ציוד מגן אישי (בטיחות משקפיים, כפפות, חלוק המעבדה, מכנסיים באורך מלא, נעליים סגורות).
1. סי וופל ניקוי
- לנקות סי ופלים בפתרון פיראניה (H2O2/H2אז4)-110 מעלות צלזיוס.
- כדי לייצר פתרון פיראניה, למלא את האמבטיה חומצה (פוליאתילן בצפיפות גבוהה טנק, מכאן והלאה) 15.14 L. H2אז4 (96%) ולאחר מכן 1.8 L. H2O2 (30%).
- לחכות הטמפרטורה של הפתרון לייצב-110 מעלות צלזיוס. ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
תמונות מיקרוסקופ (AFM) כוח אטומי, סריקות רנטגן ברזולוציה גבוהה עקיפה (XRD), כולל העקומה נדנדה בקרבת ההשתקפות (004) ועל המפה שטח הדדיים (RSM) בקרבת השתקפות (224), נאספו עבור הפער/Si מבנה (איור 1). AFM שימש לאפיין המורפולוגיה משטח של הפער בין תוצרת, XRD שימש כדי לבחון את איכות קריסטל הפער שכבה. החיים המיעוט יעיל-המוביל של מבנה פער/סי ו סי בצובר נמדדו לבחון את האפקטיביות של החיים של שמירה על שיטות המשמשות בעבודה זו. נצילות קוונטית חיצוניים (EQE), השתקפות, אור מד.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
שכבה הנומינלי ננומטר בעובי 25 הפער גדל epitaxially על משטח P-עשיר סי דרך בין. לגדול איכות טובה יותר של הפער על סי מצעים, V/השלישי נמוך יחסית השכבה (P/Ga) יחס עדיפה. איכות טובה קריסטל של הפער שכבה יש צורך להשיג את מוליכות גבוהה בצפיפות נמוכה של מרכזי רקומבינציה. AFM השורש-אומר-הכיכר (RMS) של פני השטח הפער הוא nm ~0.52 מציג משטח חלק עם אין בורות, מעידה על איכות גבוהה קריסטל עם צפיפות פריקה נמוכה השרשור (איור 1 א'). עוד יותר, pendellosung בשולי נצפו מ ω-2θ נדנדה העקומה (איו.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים אין לחשוף.
תודות
המחברים רוצה להודות ל' דינג ו מ Boccard על תרומתם של עיבוד ובדיקות של התאים הסולאריים במחקר זה. המחברים לאשר מימון מחלקת האנרגיה של ארצות הברית תחת חוזה דה-EE0006335, התוכנית הנדסה של מרכז מחקר של הקרן הלאומית למדע, Office של חיסכון באנרגיה, אנרגיה מתחדשת של מחלקת האנרגיה תחת מספר הסכם שיתופי NSF EEC-1041895. סום Dahal במעבדה כוח סולארית נתמכה, בחלקו, על ידי ה-NSF החוזה מרכזים לגיל הרך-1542160.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מי חמצן, 30% | Honeywell | 10181019 | |
| חומצה גופרתית, 96% | KMG כימיקלים אלקטרוניים, Inc. | 64103 | |
| חומצה הידרוכלורית, 37% | KMG כימיקלים אלקטרוניים, בע"מ | 64009 | |
| תחרוט תחמוצת חוצץ 10:1 | KMG כימיקלים אלקטרוניים, בע"מ | 62060 | |
| חומצה הידרופלואורית, 49% | |||
| חומצה ניטרידית של Honeywell, 69.5% | KMG כימיקלים אלקטרוניים, בע"מ |
מקורות
- 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....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
