이 방법은 성장 중에 높은 실리콘 벌크 수명을 유지하는 방법에 대한 계층화 실리콘 통합 태양 전지 제조의 주요 질문에 대답 할 수 있습니다. 이 공정의 주요 장점은 실리콘에 대한 갈륨 인산담 담체의 이종성장 후에도 긴 실리콘 벌크 수명을 달성할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 다른 III-V 반도체의 대역 격차에 접근할 수 있습니다.
그것은 실리콘 바닥 셀과 다목적 태양 전지의 한 형태입니다. 우선 고밀도 폴리에틸렌 산 가열 욕조에서 피라냐 용액을 준비하고 섭씨 110도로 가열하고 온도가 안정될 때까지 기다립니다. 또 다른 산성 목욕탕에서는 희석된 염산 및 과산화수소 용액을 준비하여 이온 오염을 제거하고 74도까지 가열하고 온도가 안정되기를 기다린다.
4 인치 직경 플로트 존 엔드 타입 의 이중 면 광택 실리콘 웨이퍼를 깨끗한 폴리 프로필렌 4 인치 웨이퍼 카세트에 놓습니다. 웨이퍼를 피라냐 용액에 10분간 담그세요. 그런 다음 웨이퍼를 탈온된 물로 10분 간 헹구고 깨끗한 카세트에 넣습니다.
웨이퍼를 이온 세정 용액에 10분간 담근 다음, 10분간 탈이온화된 물로 헹구세요. 그런 다음 웨이퍼를 10-1암모늄 불소용으로 실온에서 3분 동안 담그고 10분 동안 분해된 물로 헹구십시오. 건조한 질소 가스의 스트림에서 깨끗한 웨이퍼를 건조.
다음으로, 석영 보트에 깨끗한 웨이퍼를 놓고 흐르는 질소 가스의 대기로 섭씨 800도까지 가열된 석영 튜브 용광로에 적재합니다. 20분 동안 용광로를 섭씨 820도로 경사면으로 이동합니다. 이어서, 1, 000 SCCM에서 인옥시클로라이드를 통해 서두르는 질소로 캐리어 가스를 전환한다.
15분 후, 캐리어 가스의 흐름을 멈추고 용광로를 섭씨 800도까지 내려갑니다. 용광로에서 웨이퍼를 제거하고 식힙니다. 그런 다음 신선한 완충 된 산화식 식용 액에 10 분 동안 담그고 인 규산염 유리를 제거하십시오.
웨이퍼를 탈온화된 물에 10분 동안 헹구고 질소 가스로 건조시다. 실리콘 질화물 증착 직전에 웨이퍼를 완충된 산화물 식각 용액에 1분 동안 담그어 네이티브 산화물을 제거하십시오. 10분 동안 탈이온된 물에 헹구고 건조한 질소 가스로 건조시합니다.
웨이퍼를 깨끗한 단결정 실리콘 캐리어에 놓고 시레인과 암모니아 소스를 갖춘 PECVD 기기에 적재합니다. 챔버 압력을 3.5토르로 설정하고 150 나노미터의 실리콘 질화물을 초당 3.9 나노미터로 입금하고 300 와트의 RF 전력을 보유합니다. 다음으로 웨이퍼를 갈륨, 인 및 실리콘 유출 세포가 장착된 MBE 계측기에 적재합니다.
3 시간 동안 180섭씨180도에서 입문챔버에서 웨이퍼를 내보로 내보십. 그런 다음 웨이퍼를 완충 챔버로 옮기고 2시간 동안 섭씨 240도에서 아웃가스를 내포합니다. 웨이퍼를 성장 챔버에 적재하고 섭씨 850도에서 10분 간 굽습니다.
그 후 웨이퍼를 섭씨 580도로 식히고, 유출 세포를 준비하여 적절한 플럭스를 생성한다. 갈륨, 인 및 실리콘 떨림을 열고 25 나노미터의 갈륨 인을 성장시켜 중단된 성장 방법으로 121초동안 끊임없는 성장을 이룬다. 그 후 샘플을 섭씨 200도로 식히고 기기에서 언로드합니다.
다음으로, 산성 내성 다이징 테이프로 갈륨 인광가죽 표면을 덮습니다. 웨이퍼를 약 300밀리리터에 49%의 수력불산으로 담그고 실리콘 진피층을 제거합니다. 테이프를 제거하고 웨이퍼를 10분 동안 분해된 물로 헹구고 질소 가스 스트림 아래에서 건조시다.
그런 다음 갈륨 인산염 표면을 신선한 다이징 테이프로 덮습니다. 플라스틱 비커에서 수력 불소산, 질산 및 아세트산의 혼합물 인 500 밀리리터를 준비하십시오. WAFER를 HNA 용액에 조심스럽게 놓고 실온에서 3분간 담가 두십시오.
테이프를 제거하고 웨이퍼를 탈온된 물로 헹구고 질소로 건조시다. 다이아몬드 펜을 사용하여 준비된 웨이퍼를 4쿼터로 자릅니다. 바구니에 조각을 놓고, 철저하게 탈이온 된 물 탱크에 청소하고, 질소 가스로 건조.
그런 다음 완충된 산화식 에칭 용액에 30초 동안 담그고 탈이온화된 물과 질소 가스로 헹구고 건조시다. 다음으로, 한 샘플에 50 나노미터의 무정형 실리콘을 보관하고 실리콘 수명을 확인합니다. 이어서, 내무정형 실리콘의 9나노미터, p형 무정형 실리콘의 16나노미터를 붕소 도펀트와 함께 제2 샘플의 맨실리콘 면에 증착한다.
세 번째 샘플에서 열 증발을 사용하여 몰리브덴 삼산화소스로부터 실온에서 맨실리콘 측에 0.5 앙스트롬을 배출합니다. 다음으로, 비정질 실리콘과 몰리브덴 산화물 코팅 샘플을 RF 스퍼터링 기기에 넣고 갈륨 인산염 측이 위를 향하게 합니다. 인듐 10 산화물의 75 나노미터를 입금하고 산소 유량은 2.2 SCCM입니다.
그런 다음 샘플을 내리고 뒤집습니다. 각 샘플에 메사 섀도우 마스크를 놓습니다. 기기에 다시 적재하고 ITO의 75나노미터를 추가로 증정합니다.
시료를 내리고, 마스크를 핑거 섀도우 마스크로 교환하고, ITO 메사에 200나노미터의 은을 1킬로와트와 8개의 토르로 증식합니다. 시료를 뒤집어 서 ITO 갈륨 인스피더 측에 200 나노미터의 은을 다시 침전시합니다. 마지막으로, 섭씨 220도및 대기압에서 용광로로 샘플을 음닐합니다.
원자력 현미경 검사법은 갈륨 인산염 층이 약 0.52 나노미터의 근평균 제곱 거칠음을 가지고 있음을 보여주었으며, 이는 낮은 스레딩 탈구 밀도로 높은 결정 품질을 나타낸다. 이중 결정 오메가에서 관찰된 펜델로성 프린지는 실리콘과 갈륨 인스피더 004 반사에서 두 개의 두 개의 두 테타 흔들 곡선에서 관찰된 매끄러운 인터페이스와 일치했다. 224개의 굴절 지점의 상호 공간 맵은 일관된 갈륨 인산염및 실리콘 피크를 나타내며, 이는 갈륨 인산염이 좋은 결정품질로 실리콘 기판에 완전히 긴장되어 있음을 나타냅니다.
갈륨 인염층을 첨가하기 전에 인 확산에 의한 N 플러스 층을 형성하여 실리콘 벌크 수명을 최대 밀리초 수준으로 유지하였다. 갈륨 인산염 실리콘 수명은 약 100 마이크로초였습니다. 장치는 비정질 실리콘층 또는 산화물의 층을 사용하여 구성되었습니다.
몰리브덴 산화물 장치의 내부 양자 효율은 비정질 실리콘 장치보다 낮은 파장에서 높은 상태를 유지했지만, 낮은 파장에서 반사도 높았다. 두 장치에 대해 유망한 태양 전지 성능이 관찰되었습니다. 비정질 실리콘 및 몰리브덴 산화물 장치는 비슷한 효율성, 개방 회로 전압 및 채우기 요인을 가지고 있었습니다.
전반적으로, 몰리브덴 산화물 층은 비정질 실리콘 층보다 전체적으로 선택적 접촉으로 더 잘 수행하였다. 이 절차를 시도하는 동안, 특히 실리콘 질화물을 증착 할 때, MBE 챔버에로드하기 전에 가능한 한 깨끗한 두 번째 웨이퍼를 유지해야합니다.
