פיתוח תאים סולריים ביצועים גבוהים פער/סי Heterojunction

שיטה זו יכולה להגיד, לענות על שאלות מפתח ייצור תאים סולאריים משולב סיליקון ריבוד על איך לשמור על חיים בתפזורת סיליקון גבוה במהלך הצמיחה. היתרונות העיקריים של תהליך זה הם שאנחנו יכולים להשיג אורך חיים ארוך בתפזורת סיליקון, גם לאחר צמיחה הטרוובלנטית של נשא גליום פוספיד מגע סלקטיבי על סיליקון. זה מאפשר לנו לגשת לפערים הלהקה של מוליכים למחצה III-V אחרים.

זה סוג של תא סולארי רב-ג'וציה עם תא תחתון מסיליקון. כדי להתחיל, להכין פתרון פיראנה באמבט חימום חומצת פוליאתילן בצפיפות גבוהה, חימום זה ל 110 מעלות צלזיוס, ולחכות לטמפרטורה להתייצב. באמבט חומצה אחר, הכינו חומצה הידרוכלורית מדוללת ותווי מי חמצן להסרת זיהום יוני, מחממים אותו ל-74 מעלות צלזיוס ומחכים שהטמפרטורה תתייצב.

מניחים ארבעה אינץ' קוטר לצוף אזור סוף סוג כפול צד מלוטש ופלים סיליקון בקלטת פוליפרופילן נקי ארבעה אינץ' רקיק. משרים את הוופלים בתספיר פיראניה במשך 10 דקות. לאחר מכן, לשטוף את הוופלים במשך 10 דקות עם מים deionized, ולשים אותם בקלטת נקייה.

משרים את הוופלים בתסכולת הניקוי היונית במשך 10 דקות, ולאחר מכן שוטפים אותם במים deionized במשך 10 דקות. לאחר מכן, להשרות את הוופלים בתמצית תחריט תחמוצת במאגר של 10 כדי אמוניום פלואוריד אחד לחומצה הידרופלואורית במשך שלוש דקות בטמפרטורת החדר, ולשטוף אותם עם מים deionized במשך 10 דקות. יבש את הוופלים הנקיים תחת זרם של גז חנקן יבש.

לאחר מכן, מניחים רקיק נקי בסירת קוורץ ועומסים אותו לתוך תנור צינור קוורץ, מחומם ל 800 מעלות צלזיוס עם אווירה של גז חנקן זורם. שיפוע הכבשן ל 820 מעלות צלזיוס במהלך 20 דקות. לאחר מכן, להעביר את גז המוביל לחנקן מבעבע דרך זרחן אוקסיכלוריד ב 1, 000 SCCM.

לאחר 15 דקות, לעצור את זרימת גז נושאת המטוסים רמפה הכבשן עד 800 מעלות צלזיוס. מוציאים את הוופל מהתנור ותנו לו להתקרר. לאחר מכן, להשרות אותו בתסריט תחמוצת חציצה טרי במשך 10 דקות כדי להסיר זכוכית סיליקט זרחן.

שוטפים את הוופל במים דה-מיונו במשך 10 דקות ומייבשים אותו בגז חנקן. ממש לפני תצהיר סיליקון ניטרייד, להשרות את הוופל בתסריט תחמוצת חיץ במשך דקה אחת כדי להסיר תחמוצות ילידים. שוטפים אותו במים דה-מיונים במשך 10 דקות, ומייבשים אותו בגז חנקן יבש.

מניחים את הוופל על מנשא סיליקון מונוקריסטליני נקי ומטמיסים אותו למכשיר PECVD, המצויד במקורות סילאן ואמוניה. הגדר את לחץ התא ל 3.5 טורס ולהפקיד 150 ננומטר של ניטרד סיליקון ב 3.9 ננומטר לשנייה, עם 300 וואט של כוח RF. לאחר מכן, לטעון את הוופל לתוך מכשיר MBE, מצויד גליום, זרחן, ותאי סיליקון.

יוצא מהופל בתא ההיכרות ב-180 מעלות צלזיוס למשך שלוש שעות. לאחר מכן, להעביר את הוופל לתא החיץ, ו outgas אותו ב 240 מעלות צלזיוס במשך שעתיים. טוענים את הוופל לתוך תא הגדילה, ואופים אותו ב 850 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות.

לאחר מכן, לקרר את הוופל ל 580 מעלות צלזיוס, ולהכין את תאי התפלה כדי ליצור את השטף המתאים. פתח את גליום, זרחן, צמרמורת סיליקון, ולגדל 25 ננומטר של גליום פוספיד עם שיטת צמיחה מופרעת, ואחריו 121 שניות של צמיחה רציפה. לאחר מכן, מצננים את הדגימה ל-200 מעלות ונועלים אותה מהמכשיר.

לאחר מכן, כסו את משטח הפוספיד של הגליום בעזרת סרט דית עמיד בפני חומצה. משרים את הוופל בכ-300 מיליליטר של 49% חומצה הידרופלואורית במשך חמש דקות כדי להסיר את שכבת הניטרדה מסיליקון. הסר את הקלטת, לשטוף את הוופל עם מים deionized במשך 10 דקות, ולייבש אותו תחת זרם של גז חנקן.

לאחר מכן, לכסות את פני השטח גליום פוספיד עם סרט דיץ טרי. ב פלסטיק, להכין 500 מיליליטר של תערובת של חומצה הידרופלואורית, חומצה חנקתית, וחומצה אצטית. בזהירות למקם את הוופל בתס ה-HNA ולתת לו להשרות בטמפרטורת החדר במשך שלוש דקות.

מוציאים את הקלטת, שוטפים את הוופל במים מיונים ומייבשים אותו בחנקן. השתמש בעט יהלום כדי לחתוך את הוופל המוכן לארבעה רבעים. מניחים את החתיכות בסל, מנקים אותן ביסודיות במיכל מים מיונים, ומייבשים אותן בגז חנקן.

לאחר מכן, להשרות את החלקים בתסריט תחמוצת חיץ במשך 30 שניות, ולשטוף ולייבש אותם עם מים deionized וגז חנקן. לאחר מכן, להפקיד 50 ננומטר של סיליקון אמורפי על מדגם אחד, ולבדוק את חיי הסיליקון. לאחר מכן, להפקיד תשעה ננומטר של סיליקון אמורפי מהותי, ו 16 ננומטר של סיליקון אמורפי p-סוג, עם dopant בורון, בצד הסיליקון החשוף של מדגם שני.

על מדגם שלישי, להשתמש אידוי תרמי להפקיד תשעה ננומטר של תחמוצת מוליבדן בצד הסיליקון החשוף ב 0.5 אנגסטרום לשנייה, בטמפרטורת החדר, ממקור מוליבדן trioxide. לאחר מכן, מניחים את הסיליקון האמורפי ודגימות מצופות תחמוצת מוליבדן בכלי sputtering RF, עם צד פוספיד גליום פונה כלפי מעלה. הפקדה 75 ננומטר של תחמוצת אינדיום 10, עם קצב זרימת חמצן של 2.2 SCCM.

לאחר מכן, לפרוק את הדגימות ולהפוך אותם. מניחים מסכת צל מסה על כל דגימה. לטעון אותם בחזרה לתוך המכשיר, ולהפקיד עוד 75 ננומטר של ITO.

לפרוק את הדגימות, להחליף את המסכה למסכת צל אצבע, ולהפקיד 200 ננומטר של כסף על MEO mesa ב קילוואט אחד ושמונה טור. להפוך את הדגימות ולהפקיד עוד 200 ננומטר של כסף בצד ITO גליום פוספיד, כמו מגע אחורי. לבסוף, תן את הדגימות בתנור ב 220 מעלות צלזיוס ולחץ אטמוספרי.

מיקרוסקופ כוח אטומי הראה כי שכבת גליום פוספיד היה חספוס ריבוע ממוצע שורש של כ 0.52 ננומטר, המציין איכות גביש גבוהה עם צפיפות נקע השחלה נמוכה. שולי פנדלואסונג שנצפו מעקומת הנדנדה הכפולה אומגה 2 תטא בסיליקון וההשתקפויות של גליום פוספיד 004 תאימו לממשקים חלקים. מפת החלל ההדדית של 224 נקודות defraction מראה גליום פוספיד קוהרנטי פסגות סיליקון, המציין כי גליום פוספיד הוא מתוח לחלוטין מצע סיליקון עם איכות גבישית טובה.

יצירת שכבת N פלוס על ידי דיפוזיה זרחן לפני הוספת שכבת גליום פוספיד שמרה על אורך החיים בתפזורת סיליקון עד רמות אלפית שנייה. חיי הסיליקון של גליום פוספיד היו בערך 100 מיקרו-שניות. מכשירים נבנו באמצעות שכבה של סיליקון אמורפי, או שכבה של תחמוצת מוליגדן.

היעילות הקוונטית הפנימית של מכשיר תחמוצת מוליבדן נותרה גבוהה באורך גל נמוך יותר מאשר מכשיר סיליקון אמורפי, אבל היה לו גם השתקפות גבוהה יותר באורך גל נמוך יותר. ביצועים מבטיחים של תאים סולריים נצפתה עבור שני המכשירים. למכשירי הסיליקון והתחמוצת האמורפית היו יעילות דומה, מתחי מעגלים פתוחים וגורמי מילוי.

בסך הכל, שכבת תחמוצת מוליגדן ביצעה טוב יותר כמגע סלקטיבי שלם מאשר שכבת הסיליקון האמורפית. בעת ניסיון הליך זה, זכור לשמור על הוופל השני נקי ככל האפשר לפני טעינה לתוך תא MBE, במיוחד בעת הפקדת ניטרד סיליקון.