Qui, presentiamo un protocollo per sviluppare alte prestazioni GaP/Si eterogiunzione celle solari con una vita di minoranza-vettore Si alta.
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Articolo metodologico
Lo sviluppo di celle solari ad alte prestazioni GaP/Si Heterojunction
In questo articolo
Sommario
Abstract
Per migliorare l'efficienza delle celle solari a base Si oltre il loro limite di Shockley-Queisser, il percorso ottimale è di integrarli con le celle solari basate su III-V. In questo lavoro, vi presentiamo le celle solari ad alte prestazioni GaP/Si eterogiunzione con un'elevata durata di minoranza-vettore Si e cristallo di alta qualità di strati epitassiali di GaP. È indicato che applicando il fosforo (P)-strati di diffusione nel substrato Si e uno strato dix di peccato, la durata di minoranza-vettore Si può essere ben mantenuta durante la crescita di GaP nell'epitassia da fasci molecolari (MBE). Controllando le condizioni di crescita, la qualità di cristallo alta di GaP è stata coltivata sulla superficie Si P-ricco. La qualità della pellicola è caratterizzata da microscopia a forza atomica e diffrazione di raggi x ad alta risoluzione. Inoltre, MoOx è stato implementato come un buco-selettivo del contatto che ha portato ad un significativo aumento della densità di corrente di corto circuito. Le prestazioni del dispositivo alto raggiunto delle celle solari eterogiunzione GaP/Si stabilisce un percorso per ulteriore incremento delle prestazioni dei dispositivi fotovoltaici Si-based.
Introduzione
C'è stato un continuo sforzo sull'integrazione di materiali diversi con reticolo mismatch al fine di migliorare la complessiva cella solare efficienza1,2. L'integrazione di III-V/Si ha il potenziale per aumentare l'efficienza di celle solari Si ulteriormente e sostituire i costosi substrati di III-V (come GaAs e Ge) con un substrato di Si per le applicazioni delle celle solari multigiunzione. Tra tutti i sistemi materiali binari di III-V, fosfuro di gallio (GaP) è un buon candidato per questo scopo, ed è il più piccolo divario di reticolo (~ 0,4%) con Si e un alta bandgap indiretta. Queste funzionalità abilita....
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Protocollo
Attenzione: Si prega di consultare tutti i pertinenti schede di sicurezza (MSDS) prima di trattare con prodotti chimici. Si prega di utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate quando si esegue una fabbricazione di celle solari tra cui la cappa aspirante e dispositivi di protezione individuale (occhiali di sicurezza, guanti, camice, pantaloni lunghi, Scarpe chiuse).
1. Si Wafer pulizia
- Pulire wafer Si in soluzione Piranha (H2O2/h2SO4) a 110 ° C.
- Per produrre la soluzione Piranha, riempire il bagno acido (serbatoio in polietilene ad alta densità e aldilà) 15,14 L di H
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Risultati
Forza atomica (AFM) la microscopia immagini e scansioni ad alta risoluzione diffrazione di raggi x (XRD), tra cui la curva a dondolo nelle vicinanze la riflessione (004) e la mappa di reciproco dello spazio (RSM) nelle vicinanze di riflessione (224), sono stati raccolti per il GaP/Si struttura (Figura 1). L'AFM è stato utilizzato per caratterizzare la morfologia superficiale del divario MBE-cresciuta e XRD è stato utilizzato per esaminare la qualità di crista.......
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Discussione
Uno strato di GaP nm di spessore nominale 25 epitaxially è stato coltivato su una superficie di P-ricchi Si tramite MBE. Per far crescere una migliore qualità dello strato di GaP su substrati di Si, un relativamente basso V/III rapporto (P/Ga) è preferibile. Una qualità buona cristallo dello strato di GaP è necessaria ottenere conducibilità alta e bassa densità dei centri di ricombinazione. Il AFM root-mean-square (RMS) della superficie del GaP è ~0.52 nm mostrando una superficie liscia con nessun pozzi, indicativo di cr.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori vorrei ringraziare Ding L. e M. Boccard per i loro contributi nell'elaborazione e nella sperimentazione delle celle solari in questo studio. Gli autori riconoscono finanziamenti dal US Department of Energy sotto contratto DE-EE0006335 e il programma di centro di ricerca ingegneria del National Science Foundation e l'ufficio di efficienza energetica e delle energie rinnovabili del dipartimento dell'energia sotto NSF accordo cooperativo n CEE-1041895. Som de Cristofaro presso Solar Power Lab è stato sostenuto, in parte, dal contratto di NSF ECCS-1542160.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Perossido di idrogeno, 30% | Honeywell | 10181019 | |
| acido solforico, 96% | KMG prodotti chimici elettronici, Inc. | 64103 | |
| Acido cloridrico, 37% | KMG prodotti chimici per l'elettronica, Inc. | 64009 | |
| Etch di ossido tamponato 10:1 | KMG prodotti chimici elettronici, Inc. | 62060 | |
| Acido fluoridrico, 49% | Honeywell | 10181736 | |
| Acido acetico | Honeywell | 10180830 | |
| Acido nitruro, 69,5% | KMG prodotti chimici elettronici, Inc. |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
