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New Results on SiGeSn MOVPE grown for multi-junction solar cells

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New Results on SiGeSn MOVPE grown for multi-junction solar cells

Si riportano nuovi risultati riguardanti la realizzazione MOVPE di eterogiunzioni SiGeSn per celle a MJ.

Una delle sfide fondamentali per la realizzazione di celle solari multigiunzione a basso costo e ad alta efficienza è l’integrazione del III-V con elementi IV. Di particolare interesse è l’integrazione monolitica del materiale ternario SiGeSn con la struttura InGaP/InGaAAs/Ge tramite Metal Organic Vapour Phase Epitaxy (MOVPE).  Con questo contributo vengono riportati i nuovi risultati relativi a SiGeSn depositati da MOVPE nella stessa camera di crescita utilizzata per la deposizione III-V. Il materiale ternario è stato coltivato su wafer di germanio da 4 e 6 pollici, senza precipitazioni di stagno, a temperatura di crescita relativamente alta (490°C), con Disilane, Stagno-tetracloruro e Germano come precursori di gas. Gli strati di SiGeSn sono stati caratterizzati da diffrazione a raggi X ad alta risoluzione (HRXRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), spettroscopia di massa ionica secondaria (SIMS) e misurazione della tensione a capacità elettrochimica (ECV). I dispositivi funzionali InGaP (N)/SiGeSn(N)/Ge(P) heterojunction (HJ) sono stati poi prodotti e caratterizzati da elettroluminescenza e da misurazioni IV, a diverse concentrazioni solari. Sotto lo spettro AM1.5 G173, considerando un filtro GaAs di 400 nm di spessore, è stata misurata una densità di corrente di corto circuito fino a 18 mA/cm2 con un rivestimento Ta2O5/SiO2.  Le simulazioni EQE dei dati sperimentali hanno permesso di stimare un contributo attuale di SiGeSn superiore del 22% a quello attuale che potrebbe fornire al Ge lo stesso spessore. Per simulare l’assorbimento in una struttura a quattro giunzioni, sono stati considerati un filtro GaAs di 2500 nm di spessore e uno strato SiGeSn con gap energetico di 1-eV: una densità di corrente di corto circuito fino a 16 mA/cm2 è stata ottenuta dall’HJ filtrato.  Le densità di corrente misurate e simulate mostrano le potenzialità di una riuscita integrazione del SiGeSn MOVPE cresciuto nella struttura III-V MJ.

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