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乔治亚理工学院研发氮化硼分离工艺,有望提升太阳能电池效率

[发布时间:2018-09-10 16:19:45 ][阅读次数:560次]

一个位于法国的半导体研究团队使用氮化硼分离层生长氮化铟镓(InGaN),然后将其从原始蓝宝石衬底上剥离并放置在玻璃基板上制作太阳能电池。

通过将InGaN电池与由硅或砷化镓等材料制成的光伏(PV)电池相结合,这种新的剥离技术可以制造能够捕获更广泛光谱的更高效率的混合PV器件。 对于InGaN / Si串联器件,这种混合结构理论上可以将太阳能电池效率提高至30%。

该技术是六角形氮化硼剥离技术的第三个主要应用,由佐治亚理工学院,法国国家科学研究中心(CNRS)和法国梅斯研究所拉斐特研究所的研究人员开发。 早期的应用针对传感器和发光二极管(LED)。

乔治亚理工学院洛林的主任,法国梅斯,乔治亚理工学院电气与计算机工程学院(ECE)教授。Abdallah Ougazzaden说道, “通过将这些结构与硅或III-V材料制成的光伏电池结合在一起,我们可以用硅覆盖可见光谱,并利用蓝光和紫外光与氮化铟镓更有效地聚光,氮化硼层不会影响在其上生长的氮化铟镓的质量,我们能够剥离InGaN太阳能电池而不会破坏它们。”

该研究发表于8月15日的ACS Photonics 杂志(题目为“"Heterogeneous Integration of Thin-Film InGaN-Based Solar Cells on Foreign Substrates with Enhanced Performance”)。 它得到了法国国家研究机构的支持,该项目由GANEX卓越实验室项目和法国PIA项目“LorraineUniversitéd'Excellence”提供支持。

该技术可以为太阳能电池的生产提供更高的效率和更低的成本,适用于广泛的地面和空间应用。 研究人员在他们的论文中写道:“这种在异质基板上转移InGaN基太阳能电池的做法,同时提高了性能,向更轻型,更低成本和高效光伏应用方向大步迈进。”

Ougazzaden教授解释道。“使用这种技术,我们可以处理InGaN太阳能电池,并在底部放置一层介电层,只收集短波长,较长的波长可以通过它进入底部细胞。 通过使用这种方法,我们可以单独优化每个表面。“

研究人员在大约1300摄氏度下使用MOVPE工艺在两英寸蓝宝石晶片上生长单层氮化硼开始了这一方案的实施。 氮化硼表面涂层仅为几纳米厚,并且产生具有强平面表面连接但弱垂直连接的晶体结构。

InGaN以弱的范德华力附着到氮化硼上,允许太阳能电池在晶片上生长并且在没有损坏的情况下被移除。 到目前为止,研究人员是手动将电池从蓝宝石中移除,但Ougazzaden认为转移过程可以自动化以降低混合电池的成本,他们可以大规模地做到这一点。

然后将InGaN结构放置在具有背面反射器的玻璃基板上,并获得增强的性能。 除了展示在现有PV结构上之外,

研究人员希望增加其剥离装置中的铟量以增加光吸收并将量子阱的数量从5增加到40或50。

Ougazzaden表示“我们现在已经展示了所有的构建模块,但现在我们需要用更多的量子井来建立一个真正的结构,我们刚刚开始使用这项新技术,但它非常令人兴奋。”

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