Aqui, apresentamos um protocolo para desenvolver alta performance GaP/Si heterojunction células solares com uma vida de minoria-portador de Si elevada.
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Artigo de método
Desenvolvimento de células solares de alta Performance GaP/Si Heterojunction
Neste artigo
Resumo
Resumo
Para melhorar a eficiência das células solares de baseados em Si além do seu limite de Shockley-Queisser, o caminho ideal é integrá-los com células solares de III-V-baseado. Neste trabalho, apresentamos as células solares de alta performance GaP/Si heterojunction com alta vida de minoria-portador de Si e cristal de alta qualidade de camadas epitaxiais de GaP. Isso é mostrado através da aplicação de fósforo (P)-camadas de difusão no substrato de Si e uma camada dex do pecado, o tempo de vida das minorias-portador de Si pode ser bem mantido durante o crescimento de GaP na Epitaxia de feixe molecular (MBE). Ao controlar as condições de crescimento, a qualidade de cristal de alta do défice foi cultivada na superfície rica em P Si. A qualidade do filme é caracterizada por microscopia de força atômica e difração de raios x de alta resolução. Além disso, MoOx foi implementado como um buraco-seletivo contato que levou a um aumento significativo da densidade de corrente de curto-circuito. O desempenho alcançado alta dispositivo das células solares GaP/Si heterojunction estabelece um caminho para maior realce do desempenho de dispositivos fotovoltaicos baseados em Si.
Introdução
Tem havido um esforço contínuo sobre a integração de diferentes materiais com incompatibilidades de treliça para reforçar a célula solar total eficiência1,2. A integração de III-V/Si tem o potencial de aumentar a eficiência de células solares de Si atual e substituir os caros substratos de III-V (tais como o GaAs e Ge) com um substrato de Si para aplicações de células solares de multijunções. Entre todos os III-V binário materiais sistemas, Fosfeto de gálio (GaP) é um bom candidato para esta finalidade, como tem a menor incompatibilidade de retículo (~ 0,4%) com Si e uma alta bandgap indireto. Esses recursos p....
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Protocolo
Atenção: Por favor consulte todas as fichas de dados de segurança relevantes (MSDS) antes de lidar com produtos químicos. Por favor, use todas as práticas de segurança adequadas ao executar uma fabricação de células solares, incluindo a coifa e equipamento de protecção pessoal (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça longa-metragem, sapatos fechados).
1. Si Wafer limpeza
- Limpar wafers de Si na solução Piranha (H2O2/h2SO4) a 110 ° C.
- Para produzir solução de Piranha, encher a banheira de ácido (tanque de polietileno de alta densidade e, mais adiante) com 15,14 L de H2....
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Resultados
Imagens de força atômica (AFM) a microscopia e exames de alta resolução de difração de raios x (XRD), incluindo a balanço curva nas proximidades da reflexão (004) e o mapa de espaço recíproco (RSM) nas proximidades de reflexão (224), foram coletados para o GaP/Si estrutura (Figura 1). O AFM foi usado para caracterizar a morfologia de superfície do GaP MBE-crescido e XRD foi usado para examinar a qualidade do cristal da camada de GaP. O tempo de vida de minori.......
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Discussão
Uma camada de abertura nominal 25 nm de espessura epitaxially foi cultivada em uma superfície rica em P Si via MBE. Para o cultivo de uma melhor qualidade da camada de GaP em substratos de Si, um relativamente baixo V/III (P/Ga) proporção é preferível. Uma qualidade boa de cristal da camada de GaP é necessária para atingir alta condutividade e baixa densidade dos centros de recombinação. O AFM root-mean-square (RMS) da superfície GaP é nm ~0.52 mostrando uma superfície lisa com sem caroços, indicativos de qualidade de cr.......
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Os autores gostaria agradecer Ding L. e M. Boccard por suas contribuições no processamento e teste das células solares neste estudo. Os autores reconhecem o financiamento do departamento de energia dos EUA, sob contrato DE-EE0006335 e o programa engenharia de centro de pesquisa da National Science Foundation e o escritório de eficiência energética e energia renovável do departamento de energia sob n º acordo cooperativo de NSF CEE-1041895. Som da Silva Moreira no laboratório de energia Solar foi apoiada, em parte, pelo contrato NSF ECCS-1542160.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Peróxido de hidrogênio, 30% | Honeywell | 10181019 | |
| ácido sulfúrico, 96% | KMG produtos químicos eletrônicos, Inc. | 64103 | |
| Ácido clorídrico, 37% | KMG produtos químicos eletrônicos, Inc. | 64009 | |
| Óxido Tamponado Etch 10:1 | KMG produtos químicos eletrônicos, Inc. | 62060 | |
| Ácido fluorídrico, 49% | Honeywell | 10181736 | |
| Ácido acético | Ácido | ||
| , 69,5% | KMG produtos químicos eletrônicos, Inc. |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
