Questo metodo può dire, rispondere alle domande chiave nella fabbricazione di celle solari integrate in silicio stratificato su come mantenere un'elevata durata della massa di silicio durante la crescita. I principali vantaggi di questo processo sono che possiamo ottenere una lunga durata alla rinfusa di silicio, anche dopo la crescita eterovalente del contatto selettivo del portatore di fosfuro di gallio sul silicio. Questo ci permette di accedere agli spazi vuoti di banda di altri semiconduttori III-V.
È una forma di cella solare multigiunzione con una cella inferiore in silicio. Per iniziare, preparare una soluzione di piranha in un bagno di riscaldamento ad alta densità di acido polietilene, riscaldarlo a 110 gradi Celsius e attendere che la temperatura si stabilizzi. In un altro bagno acido, preparare una soluzione diluita di acido cloridrico e perossido di idrogeno per rimuovere la contaminazione ionica, riscaldarla a 74 gradi Celsius e attendere la stabilizzazione della temperatura.
Posizionare wafer di silicio lucido a doppia estremità a zona galleggiante di quattro pollici di diametro in una cassetta wafer in polipropilene pulito da quattro pollici. Immergere i wafer nella soluzione di piranha per 10 minuti. Quindi, sciacquare i wafer per 10 minuti con acqua deionizzata e metterli in una cassetta pulita.
Immergere i wafer nella soluzione di pulizia ionica per 10 minuti, quindi sciacquarli con acqua deionizzata per 10 minuti. Quindi, immergere i wafer in una soluzione tamponata di ossido di ossido da 10 a un fluoruro di ammonio in acido fluoridrico per tre minuti a temperatura ambiente e sciacquarli con acqua deionizzata per 10 minuti. Asciugare i wafer puliti sotto un flusso di gas azoto secco.
Quindi, posizionare un wafer pulito in una barca al quarzo e caricarlo in un forno a tubo di quarzo, riscaldato a 800 gradi Celsius con un'atmosfera di gas azoto che scorre. Aumentare il forno a 820 gradi Celsius nel corso di 20 minuti. Quindi, passare il gas vettore all'azoto soffiato attraverso l'ossloruro di fosforo a 1.000 SCCM.
Dopo 15 minuti, interrompere il flusso di gas vettore e far scendere il forno a 800 gradi Celsius. Rimuovere il wafer dal forno e lasciarlo raffreddare. Quindi, immergerlo in una soluzione di incisione di ossido tamponata fresca per 10 minuti per rimuovere il vetro silicato di fosforo.
Risciacquare il wafer in acqua deionizzata per 10 minuti e asciugarlo con gas azoto. Poco prima della deposizione di nitruro di silicio, immergere il wafer in una soluzione tamponata di ossido di ossido per un minuto per rimuovere gli ossidi nativi. Sciacquarlo in acqua deionizzata per 10 minuti e asciugarlo con gas azoto secco.
Posizionare il wafer su un supporto di silicio monocristallino pulito e caricarlo in uno strumento PECVD, dotato di sorgenti di silano e ammoniaca. Impostare la pressione della camera su 3,5 torr e depositare 150 nanometri di nitruro di silicio a 3,9 nanometri al secondo, con 300 watt di potenza RF. Successivamente, caricare il wafer in uno strumento MBE, dotato di cellule di effusione di gallio, fosforo e silicio.
Degasa il wafer nella camera introduttiva a 180 gradi Celsius per tre ore. Quindi, trasferire il wafer nella camera tampone e degasarlo a 240 gradi Celsius per due ore. Caricare il wafer nella camera di crescita e cuocerlo a 850 gradi Celsius per 10 minuti.
Successivamente, raffreddare il wafer a 580 gradi Celsius e preparare le cellule di effusione per generare i flussi appropriati. Aprire il gallio, il fosforo e il silicio rabbrividire e coltivare 25 nanometri di fosfuro di gallio con un metodo di crescita interrotto, seguito da 121 secondi di crescita ininterrotta. Successivamente, raffreddare il campione a 200 gradi Celsius e scaricarlo dallo strumento.
Quindi, coprire la superficie del fosfuro di gallio con un nastro adesivo resistente agli acidi. Immergere il wafer in circa 300 millilitri di acido fluoridrico al 49% per cinque minuti per rimuovere lo strato di nitruro di silicio. Rimuovere il nastro, sciacquare il wafer con acqua deionizzata per 10 minuti e asciugarlo sotto un flusso di gas azoto.
Quindi, coprire la superficie del fosfuro di gallio con nastro adesivo fresco. In un bicchiere di plastica, preparare 500 millilitri di una miscela di acido fluoridrico, acido nitrico e acido acetico. Posizionare con cura il wafer nella soluzione HNA e lasciarlo immergere a temperatura ambiente per tre minuti.
Rimuovere il nastro, sciacquare il wafer con acqua deionizzata e asciugarlo con azoto. Utilizzare una penna di diamante per tagliare il wafer preparato in quattro quarti. Mettere i pezzi in un cesto, pulirli accuratamente in un serbatoio di acqua deionizzata e asciugarli con gas azoto.
Quindi, immergere i pezzi in una soluzione di incisione di ossido tamponato per 30 secondi e risciacquarli e asciugarli con acqua deionizzata e gas azoto. Quindi, depositare 50 nanometri di silicio amorfo su un campione e controllare la durata del silicio. Quindi, depositare nove nanometri di un silicio amorfo intrinseco, e 16 nanometri di un silicio amorfo di tipo p, con un drogante di boro, sul lato nudo del silicio di un secondo campione.
Su un terzo campione, utilizzare l'evaporazione termica per depositare nove nanometri di ossido di molibdeno sul lato nudo del silicio a 0,5 angstrom al secondo, a temperatura ambiente, da una sorgente di triossido di molibdeno. Quindi, posizionare i campioni di silicio amorfo e ossido di molibdeno in uno strumento di sputtering RF, con il lato fosfuro di gallio rivolto verso l'alto. Depositare 75 nanometri di ossido di indio 10, con una portata di ossigeno di 2,2 SCCM.
Quindi, scaricare i campioni e girarli. Posizionare una maschera d'ombra mesa su ogni campione. Caricarli di nuovo nello strumento e depositare altri 75 nanometri di ITO.
Scaricare i campioni, scambiare la maschera con una maschera ombra per le dita e depositare 200 nanometri d'argento sulla mesa ITO a un kilowatt e otto torr. Girare i campioni e depositare altri 200 nanometri di argento sul lato del fosfuro di gallio ITO, come contatto posteriore. Infine, ricottura dei campioni in un forno a 220 gradi Celsius e pressione atmosferica.
La microscopia a forza atomica ha mostrato che lo strato di fosfuro di gallio aveva una rugosità quadrata media della radice di circa 0,52 nanometri, indicando un'alta qualità cristallina con una bassa densità di lussazione della filettatura. Le frange pendellosung osservate dalla curva a dondolo a doppio cristallo omega two theta ai riflessi del fosfuro di silicio e gallio 004 erano coerenti con interfacce lisce. La mappa spaziale reciproca di 224 punti di defrazione mostra picchi coerenti di fosfuro di gallio e silicio, indicando che il fosfuro di gallio è completamente teso al substrato di silicio con una buona qualità cristallina.
Formare uno strato N plus per diffusione del fosforo prima di aggiungere lo strato di fosfuro di gallio ha mantenuto la durata di massa del silicio a livelli fino a millisecondi. La durata del silicio fosfuro di gallio era di circa 100 microsecondi. I dispositivi erano costruiti usando uno strato di silicio amorfo o uno strato di ossido di molibdeno.
L'efficienza quantistica interna del dispositivo di ossido di molibdeno rimase alta a lunghezze d'onda più basse rispetto a un dispositivo di silicio amorfo, ma aveva anche una maggiore riflettanza a lunghezze d'onda più basse. Sono state osservate promettenti prestazioni delle celle solari per entrambi i dispositivi. I dispositivi amorfo di silicio e ossido di molibdeno avevano efficienze comparabili, tensioni a circuito aperto e fattori di riempimento.
Nel complesso, lo strato di ossido di molibdeno ha funzionato meglio come un contatto selettivo complessivo rispetto allo strato di silicio amorfo. Durante il tentativo di questa procedura, ricordarsi di mantenere il secondo wafer il più pulito possibile prima di caricare nella camera MBE, specialmente quando si deposita nitruro di silicio.
