MD4510C1 - Procedeu de creştere a structurii n+-p-p+ InP pentru celule solare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la tehnologia semiconductorilor şi poate fi utilizată la dispozitive de conversie a radiaţiei solare.Procedeul de creştere a structurii n+-p-p+InP pentru celule solare include creşterea stratului epitaxial pInP pe un substrat de p+InP cu orientarea cristalografică (100), dezorientarea de 3…5° în direcţia (110) şi concentraţia purtătorilor de sarcină de 1…3·1018 cm-3, creşterea stratului epitaxial de n+InP şi depunerea contactelor ohmice. Stratul n+InP este crescut după corodarea gazoasă a reactorului şi a stratului epitaxial de pInP.

Description

Invenţia se referă la tehnologia semiconductorilor şi poate fi utilizată la dispozitive de conversie a radiaţiei solare.

Este cunoscut un procedeu de obţinere a structurii n+-p-p+InP prin metoda implantării ionice. Structura n+-p-p+InP este obţinută pe substraturi InP p-tip tăiate din lingouri obţinute prin metoda Czochralsky dopate la concentraţia de 4·1018 cm-3, cu dezorientarea cristalografică de 2° de la suprafaţa (100). Pe aceste substraturi au fost depuse straturi epitaxiale pInP dopate cu Zn, cu grosimea de 3 µm şi concentraţia purtătorilor de sarcină de 1,5·1016 cm-3. Stratul nInP a fost obţinut prin metoda implantării ionice folosind ca implant siliciul (28Si) [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în utilizarea a două tehnologii diferite la creşterea structurii n+-p-p+InP.

Cea mai apropiată soluţie tehnică este procedeul de creştere a structurii n+-p-p+InP prin metoda epitaxiei din faza gazoasă (OMVPE). În metoda OMVPE pentru obţinerea structurii n+-p-p+InP a fost folosit un reactor orizontal la o presiune a fluxului de hidrogen de 0,1 atm. Trietilindiul (TEIn) şi fosfina PH3 au fost folosite ca surse de In şi P. În calitate de substraturi la structura n+-p-p+InP se folosesc plachete de p+InP cu orientarea cristalografică (100) şi dezorientarea de 3°, concentraţia purtătorilor de sarcină fiind de 2·1018 cm-3. Procedeul de obţinere a substraturilor p+InP include: degresarea în toluen, corodarea în metanol +5%Br2, uscarea în vapori de izopropil, plasarea în reactor, purjarea cu hidrogen a reactorului timp de o oră cu viteza de 4 l/min, stabilirea temperaturii de creştere de 550°C. La un raport PH3/TEIn de cca 70 se creşte stratul pInP la o viteză a fluxului de DMZn de 4·10-8 mol/min. În continuare urmează închiderea fluxului de DMZn, deschiderea fluxului de sulfat de hidrogen şi la o viteză a acestuia de 8·10-7 mol/min se creşte stratul n+InP, se răceşte reactorul şi se scoate structura din el. Urmează depunerea contactelor pentru n+InP - Au, iar pentru p+InP - Au+10%Zn [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că nu permite ca interfaţa între straturile p şi n+ în structura n+-p-p+InP să se obţină abruptă, ceea ce influenţează negativ asupra parametrilor energetici ai celulelor solare.

Problema pe care o soluţionează prezenta invenţie constă în prepararea celulelor solare cu structura n+-p-p+InP care permite majorarea randamentului drept urmare a sporirii gradului de perfecţiune la interfaţa dintre substratul pInP şi stratul depus n+InP.

Procedeul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că substratul de p+InP cu orientarea cristalografică (100), dezorientarea de 3…5° spre (110) şi concentraţia purtătorilor de sarcină de 1…3·1018 cm-3 se prelucrează în toluen şi alcool izopropilic, se corodează în soluţie de 5% Br2 în metanol, se spală în alcool izopropilic, se usucă în vaporii acestuia şi se plasează într-un reactor pe un suport, se purjează reactorul cu hidrogen timp de 1 oră, se stabileşte în acesta temperatura de 670°C, se corodează substratul cu HCl, se creşte stratul de pInP cu grosimea de 10 µm, se corodează cu HCl reactorul şi stratul de pInP, pe care se creşte stratul de n+InP, se scoate semifabricatul obţinut din reactor, se depune contactul ohmic din Ag+5%Zn pe p+, care se tratează termic la temperatura de 500°C, ulterior se depune un contact ohmic din In pe substratul de n+InP şi se tratează termic la temperatura de 250°C.

Rezultatul tehnic al procedeului constă în creşterea stratului n+InP după corodarea gazoasă a reactorului şi stratului p+InP în structura n+-p-p+InP ce permite sporirea parametrilor energetici la fabricarea dispozitivelor fotovoltaice, şi este cauzat de faptul că stratul n+InP este crescut după corodarea gazoasă a reactorului şi stratului pInP.

Exemplu de realizare a procedeului

Procedeul de creştere a structurii n+-p-p+InP pentru celule fotovoltaice care constă în aceea că substratul p+InP cu orientaţia cristalografică (100) şi dezorientarea de 3° spre (111) şi concentraţia purtătorilor de sarcină 2·1018 cm-3 se prelucrează în toluen, alcool izopropilic, se corodează în soluţie de 5%Br2 în metanol, se spală în alcool izopropilic, se usucă în vaporii acestuia şi se plasează într-un reactor pe un suport, se purjează reactorul cu hidrogen timp de 1 oră, se stabileşte în acesta temperatura de 670°C, se corodează substratul, se creşte stratul pInP cu grosimea de 10 µm, se corodează reactorul şi stratul pInP, pe care se creşte stratul n+InP, se scoate semifabricatul obţinut din reactor, se depune contactul ohmic din Ag+5%Zn pe p+, care se tratează termic la temperatura de 500°C. Ulterior se depune un contact ohmic din In pe substratul n+InP şi se tratează termic la temperatura de 250°C.

1. C.J.Keavney and M.B.Spitzer. Indium phosphide solar cells made by ion implantation. Appl.Phys.Lett.52 (17), 25 April 1988, p.1439-1440

2. Mitsuru Sugo, Akio Yamamoto and Masafumi Yamaguchi. N+-p-p+inp Structure inp Solar Cells Grown by Organometallic Vapor-Phase Epitaxy. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES. VOL. ED-34. NO.4. APRIL, 1987. PP.772-777

Claims (1)

1. Procedeu de creştere a structurii n+-p-p+InP pentru celule solare, care constă în aceea că substratul de p+InP cu orientarea cristalografică (100), dezorientarea de 3…5° spre (110) şi concentraţia purtătorilor de sarcină de 1…3·1018 cm-3 se prelucrează în toluen şi alcool izopropilic, se corodează în soluţie de 5% Br2 în metanol, se spală în alcool izopropilic, se usucă în vaporii acestuia şi se plasează într-un reactor pe un suport, se purjează reactorul cu hidrogen timp de 1 oră, se stabileşte în acesta temperatura de 670°C, se corodează substratul cu HCl, se creşte stratul de pInP cu grosimea de 10 µm, se corodează cu HCl reactorul şi stratul de pInP, pe care se creşte stratul de n+InP, se scoate semifabricatul obţinut din reactor, se depune contactul ohmic din Ag+5%Zn pe p+, care se tratează termic la temperatura de 500°C, ulterior se depune un contact ohmic din In pe substratul de n+InP şi se tratează termic la temperatura de 250°C.