높은 성능 격차/Si Heterojunction 태양 전지 개발
Summary
여기, 우리는 높은 시 소수 캐리어 수명으로 높은-성능 격차/Si heterojunction 태양 전지를 개발 하는 프로토콜을 제시.
Abstract
그들의 쇼클리-Queisser 한계 넘어 Si 기반 태양 전지의 효율을 높이기 위해 최적의 경로 III 기반 태양 전지로 그들을 통합 하는 것입니다. 이 작품은, 우리는 높은 시 소수 캐리어 수명 및 코피 갭 레이어의 높은 크리스탈 품질 고성능 갭/Si heterojunction 태양 전지 제시. 그것은 인 (P)를 적용 하 여 그 표시-Si 기판에 확산 층 및 죄x 층, 시 소수 캐리어 수명 잘 동안 수 분자 빔 피 (MBE)에서 간격 성장. 성장 조건을 제어 하 여 갭의 높은 크리스탈 품질 P 풍부한 Si 표면에 성장 했다. 영화 품질 원자 힘 현미경 및 고해상도 x 선 회절에 의해 특징입니다. 또한, 무x 구현에 상당한 증가 구멍 선택적 접촉으로는 단락 회로 전류 밀도. 갭/Si heterojunction 태양 전지 달성된 높은 소자 성능을 추가 시 기반 태양광 소자의 성능 향상에 대 한 경로 설정합니다.
Introduction
전반적인 태양 전지 효율1,2를 강화 하기 위하여 격자 불일치와 다른 재료의 통합에 지속적인 노력을 하고있다. III-V/Si 통합을 더 증가 현재 Si 태양 전지 효율 multijunction 태양 전지 용 Si 기판 (GaAs, Ge) 등 비싼 3 V 기판 교체 가능성이 있다. 모든 3 V 이진 소재 시스템, 중 갈륨 인 (GaP) 시와 높은 간접 밴드 갭 작은 격자 불일치 (~ 0.4%)으로이 목적에 대 한 좋은 후보를입니다. 이러한 기능 간격의 Si 기판의 높은-품질 통합을 설정할 수 있습니다. 그것은 이론적으로 보였다 간격/Si heterojunction 태양 전지 갭과 시 사이의 독특한 밴드 오프셋에서 혜택에 의해 기존의 passivated 후면 Si 태양 전지3,4 의 효율성을 향상 수 (∆Ev ~1.05 eV와 ∆Ec ~0.09 eV). 이것은 간격 선택 연락처 실리콘 태양 전지에 대 한 전자의 유망 합니다. 그러나, 높은-성능 격차/Si heterojunction 태양 전지를 달성 하기 위해 높은 시 대량 수명 및 높은 갭/시 인터페이스 품질 제시해 주셔야 합니다.
분자 빔 피 (MBE)와 metalorganic 증기 위상 피 (MOVPE) Si 기판에 3 V 자료의 성장 동안 크게 시 수명 저하 널리 관찰 되었습니다5,6,7, 8 , 9. 수명 저하 주로 일어나는 Si 웨이퍼는 원자로에서 열 처리 도중 코피 성장10전에 표면 산화 탈 착 및 표면 재건을 위한 필요는 계시 되었다. 이 저하 성장 원자로5,7에서 유래 하는 오염 물질의 외부 확산을 관찰 했다. 이 시 수명 저하를 억제 하기 위해 몇 가지 방법은 제안 되었습니다. 우리의 이전 작품에서는, 우리는 Si 수명 저하 억제할 수 있습니다 크게 두 가지 방법을 증명 하고있다. 첫 번째 방법은 죄x 확산 장벽7 와 gettering 에이전트11 으로 Si 기판에 P-보급 레이어를 도입 하 여 번째의 소개에 의해 입증 되었다.
이 작품에서는, 우리는 높은-성능 격차/Si 태양 전지 실리콘 대량 수명 저하를 완화 하기 위해 언급 한 방법에 따라 증명 하고있다. 시 평생 유지 하는 데 사용 하는 기술을 multijunction 태양 전지 활성 시 하단 셀과 높은 이동성 CMOS 등 전자 기기에서에서 광범위 한 응용 프로그램을 가질 수 있습니다. 이 상세한 프로토콜 간격/Si heterojunction 태양 전지, Si 웨이퍼 청소를 포함 하 여 P-확산으로, 간격 성장, 및 처리, 갭/Si 태양 전지 제조 세부 정보 표시 됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
공칭 25 nm 두께 차이 레이어 epitaxially MBE 통해 P 풍부한 Si 표면에 성장 했다. 성장 시 기판, 상대적으로 낮은 V/III에 갭 계층의 더 나은 품질 비율 (P/조지아)이 좋습니다. 좋은 크리스탈 갭 계층의 품질이 재결합 센터의 낮은 밀도 높은 전도성을 달성 하기 위해 필요 합니다. AFM 루트-의미-스퀘어 (RMS)의 간격 표면 ~0.52 nm 아무 구 덩이와 매끄러운 표면 (그림 1a) 낮은 스레딩 전위 ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자 L. 딩과 M. Boccard 처리 하 고이 연구에서는 태양 전지 테스트 그들의 공헌에 감사 하 고 싶습니다. 저자 드 EE0006335의 계약에 따라 미국 에너지 부와 국립 과학 재단 및 에너지 효율의 사무실의 공학 연구 센터 프로그램 및 에너지 부의 신 재생 에너지 자금 인정 NSF 협력 계약 번호에서 EEC-1041895입니다. 솜 Dahal 태양 전력 연구소에 의해 지원 되었다, 부분적으로, NSF 계약 ECCS-1542160.
Materials
| 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 |
Referenzen
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