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.
Utvikle høy ytelse GaP/Si Heterojunction solceller
Chapters
Summary November 16th, 2018
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Her presenterer vi en protokoll for å utvikle høy ytelse GaP/Si heterojunction solceller med høy Si mindretall-carrier levetid.
Transcript
Denne metoden kan fortelle, svare på viktige spørsmål i stratifisert silisium integrert solcelle fabrikasjon om hvordan å opprettholde en høy silisium bulk levetid under veksten. De viktigste fordelene med denne prosessen er at vi kan oppnå en lang silisium bulk levetid, selv etter heterovalent vekst av gallium fosfitid carrier selektiv kontakt på silisium. Dette gir oss tilgang til båndhullene til andre III-V halvledere.
Det er en form for multijunction solcelle med en silisium bunncelle. For å begynne, forberede en piraja løsning i en høy tetthet polyetylensyre oppvarming bad, varme den til 110 grader Celsius, og vente på temperaturen å stabilisere. I et annet syrebad, lag en fortynnet saltsyre og hydrogenperoksidløsning for å fjerne ionisk forurensning, varme den opp til 74 grader Celsius og venter på at temperaturen skal stabilisere seg.
Plasser fire tommers diameter float zone end type dobbel side polert silisium wafers i en ren polypropylen fire tommers wafer kassett. Bløtlegg wafers i pirajaløsning i 10 minutter. Skyll deretter wafers i 10 minutter med deionisert vann, og legg dem i en ren kassett.
Bløtlegg wafers i ionisk rengjøringsløsning i 10 minutter, og skyll dem deretter med deionisert vann i 10 minutter. Deretter suge wafers i en bufret oksid etse løsning på 10 til en ammonium fluor til hydrofluorsyre i tre minutter ved romtemperatur, og skyll dem med deionisert vann i 10 minutter. Tørk de rene wafers under en strøm av tørr nitrogengass.
Deretter plasserer du en ren wafer i en kvartsbåt og laster den inn i en kvartsrørovn, oppvarmet til 800 grader Celsius med en atmosfære av flytende nitrogengass. Rampe ovnen til 820 grader Celsius i løpet av 20 minutter. Deretter bytter du bærergassen til nitrogen bobler gjennom fosforoksyklorid ved 1 000 SCCM.
Etter 15 minutter, stopp strømmen av bæregass og rampe ovnen ned til 800 grader Celsius. Fjern wafer fra ovnen og la den avkjøles. Deretter suge den i fersk bufret oksid etse løsning i 10 minutter for å fjerne fosfor silikat glass.
Skyll wafer i deionisert vann i 10 minutter og tørk den med nitrogengass. Like før silisiumnitrtridedeponering, suge wafer i en bufret oksid etse løsning i ett minutt for å fjerne innfødte oksider. Skyll det i deionisert vann i 10 minutter, og tørk det med tørr nitrogengass.
Plasser wafer på en ren monokrystallinsk silisiumbærer og last den inn i et PECVD-instrument, utstyrt med silan- og ammoniakkkilder. Sett kammertrykket til 3,5 torrs og sett 150 nanometer silisiumnitr ved 3,9 nanometer per sekund, med 300 watt RF-effekt. Deretter laster du waferen inn i et MBE-instrument, utstyrt med gallium-, fosfor- og silisiumefusjonsceller.
Outgas wafer i innledende kammeret på 180 grader Celsius i tre timer. Deretter overfører wafer til bufferkammeret, og outgas det på 240 grader Celsius i to timer. Last wafer inn i vekstkammeret, og bake den på 850 grader Celsius i 10 minutter.
Deretter avkjøles waferen til 580 grader Celsius, og klargjør effusjonscellene for å generere de riktige fluksene. Åpne gallium, fosfor og silisium grøsser, og vokse 25 nanometer gallium fosfiid med en avbrutt vekstmetode, etterfulgt av 121 sekunder med uavbrutt vekst. Etterpå avkjøles prøven til 200 grader Celsius og losser den fra instrumentet.
Dekk deretter galliumfosfitidoverflaten med et syrebestandig skillebånd. Bløtlegg waferen i ca. 300 milliliter med 49 % hydrofluorsyre i fem minutter for å fjerne silisiumnitridlaget. Fjern båndet, skyll waferen med deionisert vann i 10 minutter, og tørk den under en strøm av nitrogengass.
Dekk deretter galliumfosfitidoverflaten med ferskt dicing tape. I et plastbeger, lag 500 milliliter av en blanding av hydrofluorsyre, salpetersyre og eddiksyre. Plasser waferen forsiktig i HNA-løsningen og la den suge ved romtemperatur i tre minutter.
Fjern båndet, skyll wafer med deionisert vann, og tørk den med nitrogen. Bruk en diamantpenn til å skjære den tilberedte waferen i fire kvartaler. Legg bitene i en kurv, rengjør dem grundig i en tank med deionisert vann, og tørk dem med nitrogengass.
Deretter suge bitene i en bufret oksid etse løsning i 30 sekunder, og skyll og tørk dem med deionisert vann og nitrogengass. Deretter setter du 50 nanometer amorfe silisium på en prøve, og kontrollerer silisiumlevetid. Deretter legger du inn ni nanometer av en iboende amorfe silisium, og 16 nanometer av en p-type amorfe silisium, med en bor dopant, på den nakne silisiumsiden av en annen prøve.
På en tredje prøve, bruk termisk fordampning til å deponere ni nanometer molybdenoksid på den nakne silisiumsiden ved 0,5 angstrom per sekund, ved romtemperatur, fra en molybdentrioksidkilde. Deretter plasserer du de amorfe silisium- og molybdenoksidbelagte prøvene i et RF-sputteringsinstrument, med galliumfosfidsiden vendt opp. Deponer 75 nanometer indium 10 oksid, med en oksygenstrømningshastighet på 2,2 SCCM.
Deretter losser du prøvene og snur dem. Plasser en mesa skyggemaske på hver prøve. Legg dem tilbake i instrumentet, og deponer ytterligere 75 nanometer ito.
Loss prøvene, byr masken mot en fingerskyggemaske, og deponer 200 nanometer sølv på ITO mesa på en kilowatt og åtte torr. Snu prøvene og deponer ytterligere 200 nanometer sølv på ITO galliumfosfidsiden, som ryggkontakt. Til slutt, anneal prøvene i en ovn på 220 grader Celsius og atmosfærisk trykk.
Atomkraftmikroskopi viste at galliumfosfidlaget hadde en rot gjennomsnittlig firkantet grovhet på ca. 0,52 nanometer, noe som indikerer høy krystallkvalitet med lav gjengeforvridningstetthet. Pendellosung frynser observert fra dobbel krystall omega to theta gyngekurve på silisium og gallium fosfatid 004 refleksjoner var i samsvar med glatte grensesnitt. Det gjensidige romkartet over 224 defraksjonspunkter viser sammenhengende galliumfosfid og silisiumtopper, noe som indikerer at galliumfosfid er fullt anstrengt til silisiumsubstratet med god krystallinsk kvalitet.
Danner en N pluss lag ved fosfor diffusjon før du legger gallium fosfid laget opprettholdt silisium bulk levetid på opptil millisekunder nivåer. Galliumfosfisium levetid var ca 100 mikrosekunder. Enheter ble konstruert ved hjelp av enten et lag av amorfe silisium, eller et lag med molybdenoksid.
Den interne kvanteeffektiviteten til molybdenoksidenheten forble høy ved lavere bølgelengder enn en amorf silisiumenhet gjorde, men det hadde også en høyere refleksjon ved lavere bølgelengder. Lovende solcelleytelse ble observert for begge enhetene. De amorfe silisium- og molybdenoksidenhetene hadde sammenlignbar effektivitet, åpne kretsspenninger og fyllfaktorer.
Samlet sett utførte molybdenoksidlaget bedre som en hel selektiv kontakt enn det amorfe silisiumlaget gjorde. Mens du prøver denne prosedyren, husk å holde den andre wafer så ren som mulig før du laster inn i MBE kammeret, spesielt når deponerer silisium nitril.
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.
