هذه الطريقة يمكن أن أقول، والإجابة على الأسئلة الرئيسية في السيليكون الطبقية المتكاملة تصنيع الخلايا الشمسية حول كيفية الحفاظ على عمر كبير السيليكون عالية خلال النمو. المزايا الرئيسية لهذه العملية هي أننا يمكن أن تحقق عمر طويل من السليكون السائبة، حتى بعد نمو غير التكافؤ من اتصال الناقل الغاليوم فوسفيد انتقائية على السيليكون. وهذا يسمح لنا بالوصول إلى فجوات النطاق من أشباه الموصلات الثالثة والخامسة الأخرى.
إنه شكل من أشكال الخلايا الشمسية متعددة الزُواجن مع خلية سفلية من السيليكون. للبدء ، قم بإعداد محلول بيرانا في حمام تسخين حمض البولي إيثيلين عالي الكثافة ، وسخناته إلى 110 درجة مئوية ، وانتظر استقرار درجة الحرارة. في حمام حمض آخر، إعداد حمض الهيدروكلوريك المخفف ومحلول بيروكسيد الهيدروجين لإزالة التلوث الأيوني، وتسخينه إلى 74 درجة مئوية وانتظار استقرار درجة الحرارة.
مكان أربعة بوصة قطرها منطقة نهاية نهاية نوع مزدوج الجانب مصقول رقائق السيليكون في البولي بروبلين نظيفة أربعة بوصة كاسيت رقاقة. نقع الرقاقة في محلول البيرانا لمدة 10 دقائق. ثم شطف الرقاقة لمدة 10 دقائق مع الماء الأيون، ووضعها في كاسيت نظيفة.
نقع الرقاقة في محلول التنظيف الأيونية لمدة 10 دقائق، ثم شطف لهم بالماء الأيون لمدة 10 دقائق. ثم، نقع الرقاقة في محلول حفر أكسيد المخزنة من 10 إلى واحد فلوريد الأمونيوم إلى حمض الهيدروفلوريك لمدة ثلاث دقائق في درجة حرارة الغرفة، وشطفها بالماء الأيون لمدة 10 دقائق. جفف الرقاقة النظيفة تحت تيار من غاز النيتروجين الجاف.
بعد ذلك، ضع رقاقة نظيفة في قارب كوارتز وتحميله في فرن أنبوب الكوارتز، ساخنة إلى 800 درجة مئوية مع جو من غاز النيتروجين المتدفقة. منحدر الفرن إلى 820 درجة مئوية على مدى 20 دقيقة. ثم، قم بتبديل الغاز الناقل إلى النيتروجين الفقاعي من خلال أكسيد كلوريد الفوسفور عند 1000 SCCM.
بعد 15 دقيقة، ووقف تدفق الغاز الناقل ومنحدر الفرن وصولا الى 800 درجة مئوية. إزالة رقاقة من الفرن والسماح لها تبرد. ثم، نقع عليه في محلول حفر أكسيد عازلة طازجة لمدة 10 دقائق لإزالة الفسفور سيليكات الزجاج.
شطف رقاقة في المياه ديونيد لمدة 10 دقيقة وتجفيفه مع غاز النيتروجين. قبل ترسب نيتريد السيليكون، نقع رقاقة في محلول تخزين أكسيد المخزنة لمدة دقيقة واحدة لإزالة أكسيدات الأصلي. شطفه في الماء غير المؤين لمدة 10 دقائق، وتجفيفه بغاز النيتروجين الجاف.
ضع الرقاقة على حامل سيليكون أحادي البلورات نظيف وحمّلها في جهاز PECVD، مجهز بمصادر السيلاني والأمونيا. تعيين ضغط الغرفة إلى 3.5 تورس وأودع 150 نانومتر من نيتريد السيليكون في 3.9 نانومتر في الثانية الواحدة، مع 300 واط من قوة الترددات اللاسلكية. بعد ذلك، قم بتحميل الرقاقة في جهاز MBE، مجهزًا بالجاليوم والفوسفور وخلايا انصباب السيليكون.
Outgas رقاقة في الغرفة التمهيدية في 180 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات. ثم، نقل رقاقة إلى الغرفة العازلة، و outgas عليه في 240 درجة مئوية لمدة ساعتين. تحميل رقاقة في غرفة النمو، وخبز في 850 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
بعد ذلك، تبريد رقاقة إلى 580 درجة مئوية، وإعداد خلايا الانصباب لتوليد التدفقات المناسبة. فتح الغاليوم والفوسفور، ويرتعد السيليكون، وتنمو 25 نانومتر من فوسفيد الغاليوم مع طريقة نمو توقف، تليها 121 ثانية من النمو دون انقطاع. بعد ذلك، تبريد العينة إلى 200 درجة مئوية وتفريغها من الصك.
بعد ذلك، قم بتغطية سطح فوسفيد الغاليوم بشريط اغطيه مقاوم للأحماض. نقع رقاقة في حوالي 300 ملليلتر من حمض الهيدروفلوريك 49٪ لمدة خمس دقائق لإزالة طبقة نيتريد السيليكون. إزالة الشريط، وشطف رقاقة مع الماء الأيون لمدة 10 دقائق، وتجفيفه تحت تيار من غاز النيتروجين.
ثم، تغطية سطح فوسفيد الغاليوم مع الشريط dicing الطازجة. في الكواب البلاستيكية، إعداد 500 ملليلتر من خليط من حمض الهيدروفلوريك، وحمض النيتريك، وحمض الخليك. ضع الرقاقة بعناية في محلول HNA واتركها تنقع في درجة حرارة الغرفة لمدة ثلاث دقائق.
إزالة الشريط، وشطف رقاقة مع الماء الأيون، وتجفيفه مع النيتروجين. استخدام قلم الماس لشريحة رقاقة أعدت إلى أربعة أرباع. ضع القطع في سلة، نظفها تمامًا في خزان من الماء الأيوني، وجففها بغاز النيتروجين.
ثم نقع القطع في محلول حفر أكسيد المخزن لمدة 30 ثانية، وشطف وتجفيفها بالماء غير المؤين وغاز النيتروجين. بعد ذلك، قم بإيداع 50 نانومتر من السيليكون غير المتبلور على عينة واحدة، وتحقق من عمر السيليكون. ثم، إيداع تسعة نانومتر من السيليكون غير متبلور جوهري، و 16 نانومتر من السيليكون غير متبلور من نوع ف، مع دابانت البورون، على جانب السيليكون العاري من عينة ثانية.
في عينة ثالثة، استخدم التبخر الحراري لإيداع تسعة نانومترات من أكسيد الموليبدينوم على جانب السيليكون العاري عند 0.5 angstroms في الثانية الواحدة، في درجة حرارة الغرفة، من مصدر ثلاثي أكسيد الموليبدينوم. بعد ذلك، ضع السيليكون غير المتبلور والعينات المغلفة بأكسيد الموليبدينوم في أداة مائية RF، مع جانب فوسفيد الغاليوم الذي يواجه الأعلى. إيداع 75 نانومتر من أكسيد إنديوم 10، مع معدل تدفق الأكسجين من 2.2 SCCM.
ثم، تفريغ العينات وتحويلها. ضع قناع ظل ميسا على كل عينة. قم بتحميلها مرة أخرى إلى الأداة، وأودع 75 نانومتر آخر من ITO.
تفريغ العينات، وتبادل القناع لقناع الظل الإصبع، وأودع 200 نانومتر من الفضة على ميسا ITO في كيلوواط واحد وثمانية تور. تسليم العينات وإيداع آخر 200 نانومتر من الفضة على الجانب الفوسفات الغاليوم ITO، كما الاتصال الخلفي. وأخيرا، عينات الطنين في فرن في 220 درجة مئوية والضغط الجوي.
أظهر المجهر للقوة الذرية أن طبقة فوسفيد الغاليوم كان لها متوسط جذر مربع خشونة حوالي 0.52 نانومتر، مما يشير إلى جودة بلورية عالية مع كثافة خلع خيوط منخفضة. Pendellosung هامش لوحظ من مزدوجة الكريستال أوميغا اثنين ثيتا هزاز منحنى في السيليكون وسوسفيد الغاليوم 004 كانت متسقة مع واجهات على نحو سلس. تُظهر الخريطة الفضائية المتبادلة لـ 224 بقعة من بقع الهفوة الزفيرة الغليومية المتماسكة وقمم السيليكون، مما يشير إلى أن فوسفيد الغاليوم مجهد بالكامل إلى الركيزة السيليكونية ذات الجودة البلورية الجيدة.
تشكيل طبقة N زائد عن طريق نشر الفوسفور قبل إضافة طبقة فوسفيد الغاليوم حافظت على عمر الجزء الأكبر من السيليكون في ما يصل إلى مستويات ميلي ثانية. وكان عمر السيليكون فوسفيد الغاليوم حوالي 100 ميكروثانية. تم بناء الأجهزة باستخدام طبقة من السيليكون غير متبلور، أو طبقة من أكسيد الموليبدينوم.
ظلت كفاءة الكم الداخلي لجهاز أكسيد الموليبدينوم عالية في أطوال موجية أقل مما كان عليه جهاز سيليكون غير متبلور ، ولكنه كان له انعكاس أعلى في الأطوال الموجية المنخفضة. وقد لوحظ أداء الخلايا الشمسية الواعد لكلا الجهازين. وكان السيليكون غير متبلور وأجهزة أكسيد الموليبدينوم كفاءات مماثلة، والجهد الدائرة المفتوحة، وعوامل التعبئة.
وعموما، كان أداء طبقة أكسيد الموليبدينوم أفضل كتلامس انتقائي كلي مما كانت عليه طبقة السيليكون غير المتبلورة. أثناء محاولة هذا الإجراء، تذكر أن تبقي رقاقة الثانية نظيفة قدر الإمكان قبل التحميل في غرفة MBE، خاصة عند إيداع نيتريد السيليكون.
