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III-V薄膜在太阳能光伏中的应用收藏分享2011-1-313:16|发布者:mulucky|查看数:37|评论数:0|来自:《半导体科技》摘要: 随着近几年来国际上对替代能源和可再生能源的兴趣日益高涨,太阳能光伏市场也在迅速扩大,当前由晶体硅太阳能电池占据市场的主导地位。然而,一些基于薄膜设备的技术正不断涌现且发展迅速,以致该领域成为增长速... 随着近几年来国际上对替代能源和可再生能源的兴趣日益高涨,太阳能光伏市场也在迅速扩大,当前由晶体硅太阳能电池占据市场的主导地位。然而,一些基于薄膜设备的技术正不断涌现且发展迅速,以致该领域成为增长速度最快的领域之一,以满足未来太阳能光伏的要求。预计到2012年,随着薄膜生产技术的不断增长,其生产能力将略超过现有总太阳能光伏生产的30%(见图1)。在薄膜太阳能电池制造方面,化学浴沉积法和近空间升华法等技术正在带动其发展,CVD(化学气相沉积)应用于玻璃和其他基质的大面积处理技术也在市场上占重要部分。太阳能光伏生产中使用的活性薄膜的材料系统包括:碲化镉(CdTe)基材料、碲铟镓硒(CIGS)基材料和III-V材料,当然,也包括硅,彼此相互竞争。 III-V生产需要考虑的问题对于各种太阳能电池来说,活性区域在吸收阳光方面的效率各不相同。在III-V领域,光能转换为电能的效率在照射水平非常高的情况下最好,因此,需要使用聚光器技术聚集近500倍的阳光强度到活性区域上,以获得最佳效果。在对活性组件要求较高的状况下,整个电池的结构必须完整,且高度纯净,不包含任何主要污染物,以避免因非发光中心和热量过高导致额外的内部损失。III-V半导体沉积领域的重要经验可通过高亮度LED生产技术得以验证,因为,要获得最高设备性能,纯净度和控制需达到类似的要求。最近,德国Fraunhofer太阳能系统研究机构(FraunhoferInstituteforSolarEnergy)通过这些方法,在使用***化物和磷化物材料的效率水平方面创下新记录。尤其是,研究发现氧(O)是一个多余的非发光中心:它使电池的工作效率和使用寿命大打折扣。要将沉积膜中“O”的水平降到最低,必须使用质量最好的前驱物,尤其是有机铝源,其污染物的含量必须低于1ppm。通常情况下,必须对专有生产和净化方法进行严格的质量控制,以确保太阳能光伏应用中的污染水平最低,从而生产出可靠的高性能设备。由于沉积最佳层使用的很多前驱物的引火特性导致很多重大问题,要达到既定的规范要求,必须使用先进工艺水平的分析能力,以辨别触发化学物质的特性和准确的氧气污染程度。尤其是对于第III组金属烷基,例如三***铝(TMA)和三***铟(TMI),由于其本身具有高反应率,因此,需要小心处理,避免与空气接触。例如,任何与液体或固体产品接触的金属管路或导管必须完全不含O2/H2O。通常需要进行长时间的真空热处理,以脱附表面上的这些物质并消除可能存在的污染。图2中显示了利用长时间处理方案时,残余气体的排除效率,以及观察到杂质明显减少。产品灌装前,实验证明进行48小时处理的导管,在最重要的结构的性能方面优于经过24小时处理的导管,如图3所示。在不进行实际增长实验的情况下评估前驱物自身的质量,需要依据参照值,对物理杂质的水平进行仔细对比。对于O类物质,研究发现,产品质子核磁共振(NMR)中的醇化物峰值可直接用于标示性能