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改良半导体材料磊晶制程,三五族太阳能成本有望降低

www.tgyhc.com2019-09-06

Jibang TrendForce 2天前我想分享

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最近,国家可再生能源实验室(NREL)改进了半导体材料的外延工艺。除了将砷化镓的制造速度提高20倍之外,它还开发了转换效率为25%的太阳能电池板,并且更可能有三到五个家庭(III)。 -V)太阳能成本降至每瓦0.2美元至0.8美元之间。

三元化合物半导体由元素周期表中的三种元素铝,镓,铟和五种元素氮,磷和砷组成。由于其优异的光电性能,它常用于LED,通信和太阳能,如磷。铟镓砷和砷化镓是太阳能领域的领导者。转换效率最高,超过43.5%。然而,太阳能的成本很高并且该过程很困难。我们只能在诸如卫星和无人机等利基市场中看到它。对他们的身材。

其中,有机金属气相外延(MOVPE)是一种常见的太阳能电池工艺,其中半导体薄膜通过有机金属气体在衬底上生长。 MOVPE的关键设备是反应室。首先,将芯片在内部加热至1000℃以上,然后通过载气流将金属有机物质输送到反应室中。金属有机物质在高温反应后沉积,形成晶体,工艺快速,可以大量生产。

然而,参数不易控制,并且难以精确调节喷射的有机金属气体分子的量。因此,外延工艺非常耗时并且生长速率约为每小时15微米。 NREL决定尝试另一种方式。他们改进了氢化物气相外延(HVPE)的50年历史,它使用金属催化来生长晶体。外延速度更快。 NREL科学家开发出HVPE机器,两个反应室使用两个反应室进行不同的化学沉积,称为动态氢化物气相外延(D-HVPE)。

与MOVPE工艺相比,D-HVPE可以以每小时320微米的速率生长砷化镓半导体层,并且以每小时206微米的速率生长磷化铟镓,其速度快20倍。可以节省化学反应所需的大量昂贵的前体材料。

目前,该团队已经通过D-HVPE技术生产了25%的转换太阳能电池,预计将效率提高到27%,并且专注于超过MOVPE的29%。 NREL科学家Kevin Schulte表示,为了实现这一目标,该团队将继续改进。

根据NREL战略能源分析中心Kelsey Horowitz的说法,随着进一步优化技术和商业化生产,三五太阳能电池的制造成本预计将降至每瓦0.2至0.8美元。

该团队希望开发出能够大大提高制造速度,太阳能效率甚至超过过去的技术。过去,MOVPE技术在1970年取代了HVPE。不一定,有一天,新一代D-HVPE可以超越MOVPE工艺。目前的研究已发表在《Nature Communications》。

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三元化合物半导体由元素周期表中的三种元素铝,镓,铟和五种元素氮,磷和砷组成。由于其优异的光电性能,它常用于LED,通信和太阳能,如磷。铟镓砷和砷化镓是太阳能领域的领导者。转换效率最高,超过43.5%。然而,太阳能的成本很高并且该过程很困难。我们只能在诸如卫星和无人机等利基市场中看到它。对他们的身材。

其中,有机金属气相外延(MOVPE)是一种常见的太阳能电池工艺,其中半导体薄膜通过有机金属气体在衬底上生长。 MOVPE的关键设备是反应室。首先,将芯片在内部加热至1000℃以上,然后通过载气流将金属有机物质输送到反应室中。金属有机物质在高温反应后沉积,形成晶体,工艺快速,可以大量生产。

然而,参数不易控制,并且难以精确调节喷射的有机金属气体分子的量。因此,外延工艺非常耗时并且生长速率约为每小时15微米。 NREL决定尝试另一种方式。他们改进了氢化物气相外延(HVPE)的50年历史,它使用金属催化来生长晶体。外延速度更快。 NREL科学家开发出HVPE机器,两个反应室使用两个反应室进行不同的化学沉积,称为动态氢化物气相外延(D-HVPE)。

与MOVPE工艺相比,D-HVPE可以以每小时320微米的速率生长砷化镓半导体层,并且以每小时206微米的速率生长磷化铟镓,其速度快20倍。可以节省化学反应所需的大量昂贵的前体材料。

目前,该团队已经通过D-HVPE技术生产了25%的转换太阳能电池,预计将效率提高到27%,并且专注于超过MOVPE的29%。 NREL科学家Kevin Schulte表示,为了实现这一目标,该团队将继续改进。

根据NREL战略能源分析中心Kelsey Horowitz的说法,随着进一步优化技术和商业化生产,三五太阳能电池的制造成本预计将降至每瓦0.2至0.8美元。

该团队希望开发出能够大大提高制造速度,太阳能效率甚至超过过去的技术。过去,MOVPE技术在1970年取代了HVPE。不一定,有一天,新一代D-HVPE可以超越MOVPE工艺。目前的研究已发表在《Nature Communications》。

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