Engineering
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Ontwikkeling van High Performance GaP/Si heterojunctie zonnecellen
Chapters
Summary November 16th, 2018
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Hier presenteren we een protocol voor de ontwikkeling van high-performance GaP/Si heterojunctie zonnecellen met een hoge Si minderheid-carrier levensduur.
Transcript
Deze methode kan vertellen, antwoord op de belangrijkste vragen in gelaagd silicium geïntegreerde zonnecel fabricage over hoe een hoge silicium bulk levensduur te behouden tijdens de groei. De belangrijkste voordelen van dit proces zijn dat we een lange silicium bulk levensduur kunnen bereiken, zelfs na heterovalente groei van de galliumfosfide drager selectief contact op silicium. Dit stelt ons in staat om toegang te krijgen tot de band hiaten van andere III-V halfgeleiders.
Het is een vorm van multijunctie zonnecel met een siliconen bodemcel. Om te beginnen, bereiden een piranha oplossing in een high-density polyethyleen zuur verwarming bad, verwarming tot 110 graden Celsius, en wacht tot de temperatuur te stabiliseren. In een ander zuurbad, bereiden een verdund zoutzuur en waterstofperoxide oplossing voor het verwijderen van ionische verontreiniging, verwarming tot 74 graden Celsius en wachten op de temperatuur te stabiliseren.
Plaats vier inch diameter float zone einde type dubbele kant gepolijst silicium wafers in een schone polypropyleen vier inch wafer cassette. Week de wafers 10 minuten in piranha-oplossing. Spoel vervolgens de wafels 10 minuten met gedeïoniseerd water en doe ze in een schone cassette.
Week de wafels in de ionische reinigingsoplossing gedurende 10 minuten, en spoel ze vervolgens 10 minuten met gedeïoniseerd water. Vervolgens, weken de wafers in een gebufferde oxide etsoplossing van 10 tot een ammoniumfluoride fluoride fluorzuur gedurende drie minuten op kamertemperatuur, en spoel ze met gedeïoniseerd water gedurende 10 minuten. Droog de schone wafers onder een stroom droog stikstofgas.
Plaats vervolgens een schone wafer in een quartzboot en laad deze in een quartzbuisoven, verwarmd tot 800 graden Celsius met een atmosfeer van stromend stikstofgas. Helling de oven tot 820 graden Celsius in de loop van 20 minuten. Schakel vervolgens het draaggas in op stikstof die door fosforoxychloride borrelt bij 1.000 SCCM.
Na 15 minuten, stop de stroom van carrier gas en helling de oven tot 800 graden Celsius. Haal de wafer uit de oven en laat afkoelen. Vervolgens, weken in verse gebufferde oxide etsoplossing gedurende 10 minuten om fosfor silicaat glas te verwijderen.
Spoel de wafer 10 minuten in gedeïioniseerd water en droog deze met stikstofgas. Net voor de siliciumnitride depositie, weken de wafer in een gebufferde oxide etsoplossing voor een minuut om inheemse oxiden te verwijderen. Spoel het in gedeïsized water gedurende 10 minuten, en droog het met droog stikstofgas.
Plaats de wafer op een schone monokristallijne siliciumdrager en laad deze in een PECVD-instrument, uitgerust met silane- en ammoniakbronnen. Stel de kamerdruk in op 3,5 torrs en deponeren 150 nanometer siliciumnitride op 3,9 nanometer per seconde, met 300 watt RF-vermogen. Laad vervolgens de wafer in een MBE-instrument, uitgerust met gallium-, fosfor- en silicium effusiecellen.
Outgas de wafer in de inleidende kamer op 180 graden Celsius voor drie uur. Breng de wafer vervolgens over naar de bufferkamer en buitengas op 240 graden Celsius gedurende twee uur. Laad de wafer in de groeikamer en bak deze 10 minuten op 850 graden Celsius.
Daarna koelt u de wafer af tot 580 graden Celsius en bereidt u de effusiecellen voor om de juiste fluxen te genereren. Open het gallium, fosfor en silicium huivert en kweek 25 nanometer galliumfosfide met een onderbroken groeimethode, gevolgd door 121 seconden ononderbroken groei. Daarna koelt u het monster af tot 200 graden Celsius en ontlaad het uit het instrument.
Bedek vervolgens het galliumfosfideoppervlak met een zuurbestendige dicing tape. Week de wafer in ongeveer 300 milliliter van 49% fluorzuur gedurende vijf minuten om de siliciumnitride laag te verwijderen. Verwijder de tape, spoel de wafer met gedeïioniseerd water gedurende 10 minuten, en droog het onder een stroom van stikstofgas.
Bedek vervolgens het galliumfosfideoppervlak met verse dicing tape. In een plastic bekerglas, bereid 500 milliliter van een mengsel van fluorzuur, salpeterzuur, en azijnzuur. Plaats de wafer voorzichtig in de HNA-oplossing en laat hem drie minuten op kamertemperatuur weken.
Verwijder de tape, spoel de wafer met gedeïioneerd water, en droog het met stikstof. Gebruik een diamantpen om de voorbereide wafer in vier kwarten te snijden. Leg de stukken in een mand, grondig reinigen in een tank van gedeïoniseerd water, en droog ze met stikstofgas.
Dan, weken de stukken in een gebufferde oxide etsoplossing voor 30 seconden, en spoel en droog ze met gedeïïsteerd water en stikstofgas. Vervolgens, deponeren 50 nanometer van amorf silicium op een monster, en controleer de levensduur van het silicium. Dan, deponeren negen nanometer van een intrinsiek amorfe silicium, en 16 nanometer van een p-type amorfe silicium, met een boor dopant, op de kale silicium kant van een tweede monster.
Gebruik bij een derde monster thermische verdamping om negen nanometer molybdeenoxide op de kale siliciumzijde te deponeren bij 0,5 angstroms per seconde, bij kamertemperatuur, uit een molybdeentrioxidebron. Plaats vervolgens de amorfe silicium en molybdeen oxide gecoate monsters in een RF sputterend instrument, met de galliumfosfide kant naar boven gericht. Deponeren 75 nanometer indium 10 oxide, met een zuurstofstroom van 2,2 SCCM.
Dan, laad de monsters en draai ze om. Plaats een mesa schaduwmasker op elk monster. Laad ze terug in het instrument, en deponeren nog eens 75 nanometer van ITO.
Ontlaad de monsters, ruil het masker voor een vingerschaduwmasker en deponeer 200 nanometer zilver op de ITO mesa bij één kilowatt en acht torr. Draai de monsters om en deponeer nog eens 200 nanometer zilver op de ITO galliumfosfidezijde, als het rugcontact. Ten slotte, anneal de monsters in een oven op 220 graden Celsius en atmosferische druk.
Atoomkracht microscopie toonde aan dat de galliumfosfidelaag een wortel gemiddelde vierkante ruwheid van ongeveer 0,52 nanometer had, wat wijst op een hoge kristalkwaliteit met een lage threading dislocatiedichtheid. Pendellosung franjes waargenomen van de dubbele kristal omega twee theta schommelen curve op het silicium en gallium phosphide 004 reflecties waren in overeenstemming met gladde interfaces. De wederzijdse ruimtekaart van 224 brekingsvlekken toont coherente galliumfosfide- en siliciumpieken, wat aangeeft dat galliumfosfide volledig is gespannen aan het siliciumsubstraat met een goede kristallijne kwaliteit.
Het vormen van een N plus laag door fosfor diffusie voor het toevoegen van de gallium fosfide laag hield de silicium bulk levensduur op maximaal milliseconde niveaus. De galliumfosfide silicium levensduur was ongeveer 100 microseconden. Apparaten werden gebouwd met behulp van een laag van amorf silicium, of een laag molybdeenoxide.
De interne kwantumefficiëntie van het molybdeenoxide-apparaat bleef hoog bij lagere golflengten dan een amorf siliciumapparaat, maar het had ook een hogere reflectantie bij lagere golflengten. Veelbelovende zonnecel prestaties werd waargenomen voor beide apparaten. De amorfe silicium en molybdeenoxide apparaten hadden vergelijkbare efficiëntie, open circuit spanningen, en vulfactoren.
Over het algemeen presteerde de molybdeenoxidelaag als geheel beter selectief contact dan de amorfe siliciumlaag. Tijdens een poging tot deze procedure, vergeet niet om de tweede wafer zo schoon mogelijk te houden voordat u in de MBE-kamer laadt, vooral bij het deponeren van siliciumnitride.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
