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“零锗”技术!实现低成本量产砷化镓太阳能电池!

2019-6-12 09:07| 发布者: Min-Min| 查看: 895| 评论: 0|来自: 光伏领跑者创新论坛

摘要: 该技术能够实现单结和多结III-V太阳能电池的高性价比和大批量生产。

随着一种可重复使用的锗基板生产砷化镓(GaAs)太阳能电池的方法的发现,生产廉价砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池的可行性,离现实又近了一步。


美国国家可再生能源实验室(NREL)和韩国先进科学技术研究所的科学家们最近在《焦耳》(Joule)杂志上发表了一篇名为“用于砷化镓太阳能电池外延发射的零锗技术”的论文,里面详细介绍了这一发现。


研究小组采用的“零锗”方法,在锗晶片上生成一层薄薄的锗,并在薄层上生长一个GaAs电池。然后将这两个水平面从锗晶圆上剥离,使其可以作为基板重复使用。这个过程在锗晶圆中产生了一系列的孔,其大小和分布允许在薄锗和晶圆之间留有一个间隙(即“无”)。


利用这个过程,研究小组生产了一种转换效率达到14.44%的砷化镓太阳能电池。NREL高效晶体光伏小组的资深科学家,该论文的作者之一David Young说:工艺的改进应能使效率“大大提高到20%以上”。


GoN工艺包括:制备用于生长III-V材料的Ge基板(A)、在Ge基板(B)上形成圆柱形孔、通过氢退火(C)对GoN结构中的Ge孔进行孔重组、在GoN薄膜(D)上生长III-V太阳能电池、将Ge薄膜上的III-V太阳能电池从Ge基板转移到A基板上用于本征基片(E)。在这些结构中,可以得到各种各样的矩形空穴结构,如球体(F)和板状(G)空穴。


由元素周期表第三和第五列元素制成的太阳能电池,如镓、砷,已被证实能达到很高的转换效率,然而由于生产此类设备的成本高昂,并不能做到大规模使用,目前已将其局限在诸如无人机和卫星等利基应用领域。


但是《焦耳》论文中描述的新的零锗方法(GON)允许研究人员在锗晶圆上制造一层薄薄的锗层,锗晶圆上生长着砷化镓太阳能电池。然后可以将电池和薄薄的锗层从基板上剥离,从而使原来的锗薄片可以重复使用。


David Young说:“无硅薄膜光电技术早已被大众所熟悉,而这种零锗技术,却是第一次证明(无锗)具有足够光滑的表面,允许高质量外延生长的砷化镓。”。


新方法所涉及的过程在锗薄片上产生了一系列圆柱形气孔。孔的直径与深度之比,再加上孔之间的距离,使得锗单晶悬浮层与锗晶圆表面之间产生空洞(无)。该技术能够实现单结和多结III-V太阳能电池的高性价比和大批量生产

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