Ontwikkeling van High Performance GaP/Si heterojunctie zonnecellen

Summary

Hier presenteren we een protocol voor de ontwikkeling van high-performance GaP/Si heterojunctie zonnecellen met een hoge Si minderheid-carrier levensduur.

Abstract

Ter verbetering van de efficiëntie van zonnecellen Si gebaseerde voorbij de limiet van hun Shockley-Queisser, is het optimale pad om ze te integreren met zonnecellen op basis van III-V. Hierbij presenteren wij hoge prestaties GaP/Si heterojunctie zonnecellen met een hoge Si minderheid-carrier levensduur en kristal van hoge kwaliteit van de epitaxiale kloof lagen. Het is aangetoond dat door het toepassen van fosfor (P)-diffusie lagen in het Si-substraat en een zonde_x laag, de levensduur van de minderheid-carrier Si tijdens de groei van de kloof in de moleculaire straal epitaxie (MBE) goed onderhouden kan worden. Door het beheersen van de groei-omstandigheden, werd de hoge crystal kwaliteit van GaP gekweekt op het oppervlak van de P-rijke Si. De kwaliteit van de film wordt gekenmerkt door atomaire kracht microscopie en hoge resolutie Röntgendiffractie. Daarnaast MoO_x is geïmplementeerd als een gat-selectieve contactpersoon die hebben geleid tot een aanzienlijke toename van de stroomdichtheid kortsluiting. De bereikte hoge Apparaatprestaties van de zonnecellen van GaP/Si heterojunctie stelt een pad voor verdere verbetering van de prestaties van Si-fotovoltaïsche apparaten.

Introduction

Is er een voortdurende inspanning op de integratie van verschillende materialen met rooster incongruenties teneinde de algehele zonnecel efficiëntie-^1,2. De integratie van III-V/Si heeft de potentie om verder de huidige Si zonnecel efficiëntie verhogen en de dure III-V substraten (zoals GaAs en Ge) vervangen door een Si-substraat voor multijunction zonnecel toepassingen. Tussen alle III-V binaire materiële systemen is gallium calciumfosfide (GaP) een goede kandidaat voor dit doel, zoals het de kleinste rooster-wanverhouding (~ 0,4%) met Si en een hoge indirecte bandgap heeft. Deze functies kunnen kwalitatief h....

Protocol

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) voor het omgaan met chemische stoffen. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van een zonnecel fabricage met inbegrip van de zuurkast en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek, gesloten-teen schoenen).

1. Si Wafer schoonmaken

1. Schoon Si wafeltjes in Piranha-oplossing (H₂O₂/H₂SO₄) bij 110 ° C.
   1. Voor de productie van Piranha-oplossing, vul zwavelzuur (high-density polyethyleen tank en hiernamaals) met 15.14 L H₂dus₄

Results

Atomaire kracht microscopie (AFM) beelden en hoge resolutie röntgendiffractie (XRD) scans, met inbegrip van de rockende curve in de nabijheid van de (004) reflectie en de reciproque ruimte kaart (RSM) in de nabijheid van (224) reflectie, werden verzameld voor de GaP/Si structuur (Figuur 1). De AFM werd gebruikt voor het karakteriseren van de bovengrondse morfologie van de kloof MBE-gegroeid en XRD werd gebruikt om de kwaliteit van de kristallen van GaP laag o.......

Discussion

Een nominale 25 nm-dikke GaP laag werd epitaxially gekweekt op een P-rijke Si oppervlak via MBE. Om te groeien van een betere kwaliteit van GaP laag op Si substraten, een relatief lage V/III is (P/Ga) verhouding beter. Een goede kristallen kwaliteit van GaP laag is nodig om hoge geleidbaarheid en de lage dichtheid van recombinatie centra. De AFM--kwadratische gemiddelde (RMS) van het oppervlak van de kloof is ~0.52 nm met een glad oppervlak met geen kuilen, indicatieve van kristal van hoge kwaliteit met een lage threadin.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Hydrogen peroxide, 30%	Honeywell	10181019
Sulfuric acid, 96%	KMG electronic chemicals, Inc.	64103
Hydrochloric acid, 37%	KMG electronic chemicals, Inc.	64009
Buffered Oxide Etch 10:1	KMG electronic chemicals, Inc.	62060
Hydrofluoric acid, 49%	Honeywell	10181736
Acetic acid	Honeywell	10180830
Nitride acid, 69.5%	KMG electronic chemicals, Inc.	200288