TR202021706A1 - ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ - Google Patents

ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ

Info

Publication number
TR202021706A1
TR202021706A1 TR2020/21706A TR202021706A TR202021706A1 TR 202021706 A1 TR202021706 A1 TR 202021706A1 TR 2020/21706 A TR2020/21706 A TR 2020/21706A TR 202021706 A TR202021706 A TR 202021706A TR 202021706 A1 TR202021706 A1 TR 202021706A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
feature
solar cell
gaas
cell
layer
Prior art date
Application number
TR2020/21706A
Other languages
English (en)
Inventor
Kulakci Mustafa
Seri̇ncan Uğur
Original Assignee
Eskisehir Teknik Ueniversitesi
Eski̇şehi̇r Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eskisehir Teknik Ueniversitesi, Eski̇şehi̇r Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ filed Critical Eskisehir Teknik Ueniversitesi
Priority to TR2020/21706A priority Critical patent/TR202021706A1/tr
Priority to PCT/TR2021/051136 priority patent/WO2022139729A1/en
Publication of TR202021706A1 publication Critical patent/TR202021706A1/tr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0693—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells the devices including, apart from doping material or other impurities, only AIIIBV compounds, e.g. GaAs or InP solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
    • H01L31/06875—Multiple junction or tandem solar cells inverted grown metamorphic [IMM] multiple junction solar cells, e.g. III-V compounds inverted metamorphic multi-junction cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0735—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising only AIIIBV compound semiconductors, e.g. GaAs/AlGaAs or InP/GaInAs solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates

Abstract

Buluş, esnek ince film GaAs tabanlı III-V grubu tekli veya çoklu eklem n-p (p-n) veya p-i-n (n-i-p) yapıda güneş hücresinin üretim yöntemi olup, en genel haliyle, Si alttaş (1) üzerine kusurları yok eden veya kusurları kendi içerisinde hapseden en az bir tampon tabakanın (2) büyütülmesi, bahsi geçen tampon tabaka (2) üzerine en az bir ayırma katmanının (3) büyütülmesi, ayırma katmanı (3) üzerine GaAs tabanlı III-V grubu güneş hücresinin (4) ters bir şekilde büyütülmesi, ters büyütülmüş güneş hücresinin (4) arka Omik kontağının (5) kaplanması, elde edilen örneğin esnek bir taşıyıcıya (7) yapıştırılması, güneş hücresinin (4), ayırma katmanının (3) aşındırılması suretiyle esnek taşıyıcıya (7) aktarılması, hücre yapısının temizlenmesi, durulanması ve kurutulması, ön ızgara Omik metal kontaklarının (9) kaplanması, arka kontak bölgelerinin ve ön ızgara kontak ana hattının koruma altına alınarak hücre üzerine en az bir antireflektif tabakanın (8) buharlaştırılması/kaplanması ve hücre fabrikasyonun tamamlanması işlem basamaklarını içermektedir.

Description

TARIFNAME ESNEK INCE FILM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNES HÜCRESININ Si ALTTAS ÜZERINDEN ÜRETIMI Bulusun Konusu Bulus, silisyüm (Si) alttas kullanarak yüksek verimli esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü tekli eklem veya çoklü eklem günes hücrelerinin epitaksiyel film kaldirma yöntemiyle üretilmesine iliskindir. Teknigin Bilinen Durumu Dünyada nüfus artisi, sanayilesme, kentlesme ve teknolojik gelismelere paralel olarak enerji tüketimi ve enerji kaynaklarina olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadir. Fosil enerji kaynaklarinin ciddi çevresel sorunlara yol açmasi ve rezervlerinin sinirli olmasi, yenilenebilir enerji kaynaklarina olan ilgiyi ve talebi artirmistir. Günes enerjisi tükenmeyen ve temiz bir enerji kaynagi olmasi sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklari arasinda ilk sirada yer almaktadir. Fotovoltaik sistemlerde günes enerjisi, günes hücreleri araciligiyla dogrudan elektrik enerjisine dönüstürülmektedir. Fotovoltaik sistemlerin gelistirilmesi ve yayginlastirilmasi için günes hücrelerinin fabrikasyon sürecinde yapilan gelismeler büyük önem arz etmektedir. Teknikte bilinen esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü günes hücreleri optiksel ve elektriksel açidan tekli ve çoklu ekleni yapilarinda 'üstün özelliklere ve yüksek verimlilige sahiptir. Bahsedilen hücreler GaAs alttas üzerine büyütüldükten sonra epitaksiyel film kaldirma yöntemiyle esnek aygit haline getirilmektedir. GaAs tabanli III-V grübü yariiletken günes hücresi teknolojisi içerisinde yer alan bu hücreler, III-V grübü fotovoltaik teknolojilerinin özel bir halidir ve alttas bagimsiz yapilari ile son yillarda oldukça dikkat çekmeye baslamistir. Epitaksiyel film kaldirma (EFK) GaAs tabanli günes hücrelerinin üretiminde yüksek maliyetin azaltilmasina yönelik 'uygulanan. bir yöntemdirx EFK. yöntemi, epitaksiyel olarak büyütülen aktif aygit yapilarinin üzerine büyütüldükleri alttaslardan hasarsiz bir sekilde kaldirilarak daha ucuz, esnek ya da esnek olmayan yeni platformlara nakledilmesini saglayan ince film transfer islemi olarak tanimlanmaktadir. Film kaldirma isleminden sonra alttaslar, temizlenerek ve kimyasal ve mekanik olarak parlatilarak baska günes hücresi veya diger elektronik/fotonik aygitlarin büyütülmesi için tekrar tekrar kullanilabilmektedir. EFK yönteminin bir diger avantaji ise esnek, fonksiyonel, yüksek verimli, yüksek radyasyon ve sicaklik toleransi olan GaAs tabanli III-V grubu tekli ve çoklu eklem günes hücrelerinin Teknikte kullanilan GaAs alttas teknolojisinin. 20 cm çap büyüklügüne kadar çikabildigi, mevcut durumda yüksek maliyetli oldugu, bu çapta henüz güvenilir seviyede üretilemedigi ve daha. büyük çaplarda da GaAs alttaslarin üretilemedigi bilinmektedir. Dolayisiyla, GaAs tabanli teknolojiler sinirli çapta alttas isleme kapasitesine sahiptir. Bu durum, endüstriyel olarak büyük ölçeklerde yüksek verimli III-V grubu günes hücresi üretiminin yapilmasini engellemektedir. Bunun yani sira GaAs alttas yüksek maliyetlidir. Bu yüzden bu yüksek verimli hücre teknolojisi, yillik üretilen günes hücresi miktarinin oldukça az bir kismini olusturmaktadir. Ayrica, yeryüzünde Ga elementinin sinirli miktarda bulunmasi sebebiyle rezervlerin dikkatli kullanimi önem arz etmektedir. Dolayisiyla, III-V grubu yüksek verimli günes hücresi üretiminde GaAs alttas kullanilmasi, Ga elementinin kullanimini artirmasi nedeniyle dezavantajlidir. Teknigin bilinen durumuna örnek olarak "Günes Pili Uygulamalari Için Epitaksiyel GaAs Ince Filmlerin Kaldirilmasi Ve Esnek Tabanlara Nakli (Hazal Zaimler, Temmuz 2019)" adli doküman verilebilir. Söz konusu doküman günes pili/hücresi uygulamalari için moleküler demet epitaksi (MBE) yöntemi ile GaAs alttas üzerine büyütülen GaAs ince filmlerin epitaksiyel film kaldirma yöntemi ile kaldirilmasini ve esnek tabanlara nakledilmesini konu alan bir patent disi dokümandir. Dokümanda yer alan tek eklem GaAs alttas tabanli ve esnek ince film günes pillerinin fabrikasyonu en genel haliyle aygit haline getirilmek üzere kesilmis örnegin hazirlanmasi, alt kontak metalizasyon islemi, litografi yöntemiyle ön kontak desenlenmesi, ön kontak deseninin örnek üzerine aktarilmasi, üst kontak metalizasyonunun yapilmasi, lift-off islemi ile fotorezistin. kaldirilmasi ve yansitma önleyici kaplama islem basamaklarini icermektedir. Söz konusu dokümanda, epitaksiyel film kaldirma yönteminin III-V grubu ince film elektronik/optoelektronik aygit yapilarinin üzerine büyütüldükleri GaAs alttaslardan ayrilmasina ve aktif aygit yapisinin esnek tasiyicilara aktarilmasina olanak saglanmasindan bahsedilmektedir. Ancak GaAs alttaslarin III- V grubu günes hücreleri icin maliyetli oldugu ve GaAs alttas teknolojisinin büyük ölçek uygulamalar için yeterince gelismemis oldugu bilinmektedir. Yukarida bahsi geçen dezavantajlarin giderilmesi adina, GaAs tabanli günes hücresi teknolojisinin yayginlastirilmasi ve uygulama alanlarinin artirilmasi için alternatif alttas kullanimina yönelinmistir. Teknikte III-V grubu esnek ince film günes hücrelerinin Si alttas üzerinden epitaksiyel film kaldirma yöntemiyle üretilmesine iliskin dokümanlar bulunmaktadir. Teknigin bilinen durumuna örnek olarak KRlOl455724Bl sayili doküman verilebilir. Söz konusu dokümanSi alttasin tekrar kullanilmasi ile elde edilen bir yüksek verimli III-V grubu günes hücresini, bir optoelektronik cihazi ve bunlarin üretim yöntemini konu alan bir patent dokümanidir. Yüksek verimli günes hücresinin yeni ve maliyetli bir alttas kullanilmadan üretilmesi en genel haliyle; yüksek verimli III-V grubu ve Ge günes hücresi yapisinin Si alttas üzerine büyütülmesi, büyütülen yapinin. Si alttas üzerinden ayrilmasi ve günes hücresinin. epitaksiyel büyümesinde kullanilan Si alttasin tekrar kullanilmasi isleni basamaklarini içermektedir. Söz konusu dokümanda, hücre fabrikasyon süreci için daha önce yayinlanmis (M.A. Meitl, Z.-T. Zhu, V. Kumar, K.J. Lee, X. Feng, Y.Y. Huang, I. Adesida, R.G. Nuzzo, and J.A. Rogers, Elastomeric Stamp," Nature Materials 5, 33-38 (2006)) micro transfer printing yöntemi verilmistir. Micro transfer printing yöntemi mikron boyutlarindaki veya birkaç mm2 boyutundaki aygitlarin transferi için kullanilan bir yöntemdir. Söz konusu yöntem, günes hücresi gibi 10-100 cm2 büyüklügünde yapilar gerektiren endüstriyel üretim için uygun bir yaklasim degildir. Söz konusu doküman büyütme yöntemi olarak sadece MOCVD yaklasimina yönelik olup, MBE, MOCVD, GSMBE, MOMBE ve HPVE üretim yöntemlerine uygunlugu belirtilmemistir. Bahsedilen yöntemde, Si üzerine III-V grubu hücrelerin heteroepitaksiyel büyütmesinde olusabilecek kusurlarin hücre performansina etkisinin azaltilmasina iliskin bir gelisme anlatilmamaktadir. Bunun yani sira, dokümanda tampon tabaka olarak GaP ve GaAs kullanimindan bahsedilmektedir. Bu yaklasim, özellikle dogrudan GaP tampon tabaka kullanimi çok yüksek verimli ters netamorfik (IMM) Dokümanda önerilen. bir diger tampon tabaka yaklasimi ise yüksek sicaklikta GaAs büyütülmesi ve termal döngü olusturulmasi seklindedir. Bahsedilen yöntemle üretilen hücre yapisinin verimliliginin ve kusursuzlugunun istenilen seviyede olmadigi düsünülmektedir. bir baska dokümandir. Bahsedilen doküman GaAs dâhil olmak üzere III-V grubu ince katmanlarin Si alttas üzerine büyütülmesini ve epitaksiyel kaldirma yöntemi ile ayrilarak ikinci bir tasiyiciya aktarilmasini konu almaktadir. Söz konusu dokümanda GaAs alttas ile Si alttas karsilastirilmakta ve Si alttasin hem maliyet hem de alan açisindan daha avantajli oldugu belirtilmektedir. Dokümana konu yöntem ile Si alttas tekrar kullanilabilmektedir. Bahsi geçen yöntem, Si alttas üzerine gözenekli Si tabakasinin/ayirma tabakasinin büyütülmesi, ayirma tabakasi üzerine günes hücresi yapisinin büyütülmesi ve kaldirma yöntemiyle günes hücresinin. (GaAs günes hücresi) ikinci bir tasiyiciya aktarilmasi esasina dayanmaktadir. Daha detayli olarak, söz konu yöntemde gözenekli (porous) Si katman, Si alttas üzerine olusturulmakta ve bu katmanin üzerine Ge katman büyütülmekte ve bunun üzerine de III-V grubu hücre büyütülmektedir. Hücre kaldirma yöntemi ise gözenekli Si ve Ge tabakalarin asindirilarak yeni tasiyiciya nakledilmesi ile gerçeklestirilmektedir. Dokümana konu yaklasimda, Ge tabaka ve sonrasinda III-V grubu malzemelerin büyütülebilmesi için olusturulmus gözenekli Si katmanin üst kisminin monokristal Si haline getirilmesi gerekmektedir; Bu durum, örneklerin llSO%2 ye kadar isitma islemine tabii tutulmasini zorunlu kilmaktadir. Elde edilen. filni yüzeyi ;pürüzlü olabilmekte, verimli, kusur yogunlugu az hücre yapilarinin büyütülmesini engelleyebilmekte ve yüksek sicaklik gereksinimi maliyet etkinligini azaltabilmektedir. Gözenekli Si olusumunun morfolojisinin. tüm alttas boyunca kontrol edilmesinin zor olmasi ve olusan gözenekli yapilarin büyüklük dagilimi gelisigüzel (random) olmasi sebebiyle endüstri açisindan büyük ölçekte tekrarlanabilirligi çok zor olmakta ve üretim verimliligi azalmaktadir. Ayrica bahsi geçen yöntemde hücre fabrikasyon süreci, arka kontaga erisim için yeni tasiyici yüzey tarafindan arka kontaga kadar tasiyicinin delinmesini ve bu delikler üzerinden tekrar bir ikinci erisim kontaginin olusturulmasini gerektirmektedir. Buna ek olarak bahsedilen dokümanda, III-V grubu günes hücresi yapisinin Si alttaslar üzerine büyütmesi sirasinda olusacak/olusabilecek kusurlarin tolere edilmesine iliskin bir gelisme anlatilmamaktadir. Son olarak teknigin bilinen durumuna bir baska örnek olarak epitaksiyel kaldirma yöntemiyle (ELO) esnek fotovoltaik cihazlar gibi ince film elektronik ve optoelektronik cihazlarin üretilmesi için bir büyüme yapisini/yöntemi konu alan bir patent dokümanidir. Doküman daha detayli olarak, epitaksiyel kaldirma islemi sirasinda alttasin bütünlügünün korunmasi ve tekrar kullanilabilirliginin artirilmasi için gelistirilen bir yapiya iliskindir. Dokümana konu yapi en genel haliyle; bir alttas, bahsi geçen alttasin üzerinde yer alan ve en az bir süper örgü katmani içeren. bir koruma tabakasi, koruma tabakasi üzerinde yer alan bir ayirma tabakasi ve ayirma tabakasi üzerinde bulunan epikatman içermektedir. Ancak söz konusu dokümanda GaAs günes hücresi yapisinin ters bir sekilde büyütülmesi ve günes hücresi fabrikasyon süreci anlatilmamaktadir. Söz konusu doküman daha detayli olarak, GaAs üzerinden kaldirilan konvansiyonel ELO islemlerinde kullanilan pahali GaAs alttaslarin tekrar tekrar kullanim sayisinin artirilmasini konu almaktadir. Söz konusu dokümanda GaAs alttas kullanilmasi ve GaAs alttaslarin tekrar tekrar küllanim sayisinin artirilmasi sayesinde üretimi sadece kismen daha az maliyetli hale getirebilmektedir. Buna ek olarak GaAs alttas büyüklügünün sinirli olmasi sebebiyle dokümana konü yöntemle büyük ölçeklerde yüksek verimli III-V grubu günes hücresi üretimi yapilamamaktadir. Yukarida anlatilan dokümanlardaki dezavantajlarin giderilmesi için alternatif olarak yüksek verimli esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü günes hücrelerinin (tekli veya çoklu eklem) esnek, hafif ve yüksek radyasyon/sicaklik toleransi özelliklerini koruyarak büyük ölçeklerde ve düsük maliyetle üretilmesini saglayan bir yöntem gelistirilmistir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bülüs, yüksek verimli esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü günes hücrelerinin (tekli veya çoklu eklem) Si alttas üzerinden epitaksiyel film kaldirma yöntemiyle üretilmesine iliskindir. Bülüsün bir amaci, üretimin Si alttas üzerinden gerçeklestirilmesiyle büyük çapta alttas isleme kapasitesinin kazanilmasi, endüstriyel olarak büyük ölçeklerde üretimin saglanmasi ve kullanim alaninin/miktarinin maliyet etkin bir sekilde artirilmasidir. Bülüsün. bir diger* amaci, III-V grubu GaAs tabanli yüksek verimli günes hücresi üretiminde Si alttas küllanilarak üretim maliyetinin düsürülmesidir. Bu sayede yüksek verimli GaAs tabanli hücrelerinin üretimi artirilmakta ve kullanimi yayginlastirilmaktadir. Bülüsün bir diger amaci, GaAs alttas yerine Si alttas küllanilarak Ga tüketiminin azaltilmasi ve dolayisiyla yeryüzünde sinirli miktarda bulunan Ga elementi rezervlerinin korunmasidir. Bulusun bir diger amaci ise III-V grubu elektronik ve optoelektronik aygitlarin Si alttas üzerinden maliyetin minimuma indirilerek üretilmesidir. Bulus, GaAs alttaslar yerine çok daha az maliyetli, mekaniksel ve kimyasal olarak daha saglam ve ulasilabilir olan Si alttaslar üzerine tek veya çok eklem III-V grubu günes hücresi yapisinin büyütülmesi, esnek tabanlara aktarilmasi ve aygit haline getirilmesi esasina dayanmaktadir. Ayrica alttas teknolojisi gelismis ve büyük ölçek sanayi üretimine daha uygun Si alttaslarin kullanimini içermektedir. Bulus, esnek ince film GaAs tabanli III-V grubu (tek eklem veya çok eklem) günes hücresi üretim yöntemi olup, en genel haliyle; i. Si alttas (l) üzerine kusurlari yok eden veya kusurlari kendi içerisinde hapseden en az bir tampon tabakanin (2) büyütülmesi, ii. bahsi geçen tampon tabaka (2) üzerine en az bir ayirma katmaninin (3) büyütülmesi, iii. ayirma katmani (3) üzerine GaAs tabanli tek veya çok eklem III-V grubu günes hücresinin (4) ters bir sekilde büyütülmesi, iV. ters büyütülmüs günes hücresinin (4) arka Omik kontaginin (5) kaplanmasi, V. elde edilen örnegin esnek bir tasiyiciya (7) yapistirilmasi, Vi. günes hücresinin (4), ayirma katmaninin (3) epitaksiyel film kaldirma teknigi ile asindirilmasi suretiyle esnek tasiyiciya (7) aktarilmasi, Vii. hücre yapisinin temizlenmesi, durulanmasi ve kurutulmasi Viii. ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasi, ix. arka kontak bölgelerinin ve ön izgara kontak ana hattinin koruma altina alinarak hücre üzerine en az bir antireflektif (yansitma önleyici) tabakanin (8) buharlastirilmasi/kaplanmasi ve hücre fabrikasyonun tamamlanmasi islem basamaklarini içermektedir. Bulusun bir yapilandirmasinda, i. basamagindan önce Si alttas (1), her kristal yöneliminde ve iletkenlik tipinde (n, p veya i (intrinsic)) Si alttas (l) olmaktadir. Tercihen, 0,2-6 ° sapma açisiyla (miscut) kesilmis (lOO) yönelimli Si alttas (l) olmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, i. basamagindan önce silisyum alttas (l) düzenli veya düzensiz desenlenmektedir. Tercihen, metal yardimli kimyasal kazima ve nanoküre litografisi araciligiyla düzenlenmektedir. Bulusun bir yapilandirmasinda, i. basamaginda tampon tabakanin (2) moleküler demet epitaksi (MBE) veya metal organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) veya hidrat buhar faz epitaksi (HPVE) veya gaz kaynak moleküler demet epitaksi (GSMBE) veya metal organik moleküler demet epitaksi (MOMBE) teknigi ile büyütülmektedir. Bulusun bir yapilandirmasinda, i. basamaginda tampon tabaka (2) periyodik kuantum nokta yapilari, periyodik süper örgü yapilari, Si üzeri Ge, SiGe, termal döngüde basamak basamak büyütülmüs GaAs katmanlar, kademeli (graded) büyütülmüs Si- SiGe-Ge katmanlar veya kademeli büyütülmüs GaP-GaPaS-GaAs katmanlar içermektedir. GaAs tabanli III-V grubu malzeme teknolojisinin Si alttas üzerine epitaksiyel olarak dogrudan büyütüldügü yapilarin aktif aygit katmaninda çok fazla kusur olusmasindan dolayi pratik aygit üretim imkâni sinirlidir. Olusacak kusurlarin aktif aygit yapisi (burada günes hücresi (4)) içerisine ulasmasini kisitlayacak kusur filtreleme tampon tabakasi (2) gereklidir. Bulusa konu yöntemde yer alan kademeli (graded) metamorfik yapilar hem Si-SiGe-Ge hem de GaP-GaPAs-GaAs tampon yapilari örgü sabiti ve kusur azaltmada Bulusun bir yapilandirmasinda, ii. basamaginda ayirma (serbest birakma) katmani (3) AlXGayxAs, x0,6'dir. Tercihen -20 nm kalinlikta olmaktadir. GaAs öncesi AleayxAs katman her farkli basamakta büyütülerek daha kusursuz örnekler elde edilebilmektedir. Böylece, daha verimli hücrelerin fabrikasyonu mümkün olabilmektedir. Bulusun bir yapilandirmasinda, iV. basamaginda ters büyütülmüs günes hücresinin (4) arka Omik kontagi (5) elektron demet buharlastirma veya saçtirma (sputter) veya termal buharlastirma veya elektro-kaplama (electroplating) yöntemiyle kaplanmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, esnek tasiyici (7) polimer, PET, metal folyo veya plastik içermektedir. Tercihen poliamid içermektedir. Bulusun bir yapilandirmasinda, V. basamaginda örnek, esnek tasiyiciya (7) Au-Au füzyon yöntemiyle yapistirilmaktadir. Tercihen 20-200 oC'de ve 0,5-l,5 MPa basinç altinda yapistirilmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, örnek, esnek tasiyiciya (7) yapistirici malzeme/laminasyon malzemesi ile yapistirilmaktadir. Tercihen laminasyon poliesteri ile yapistirilmaktadir. Örnegin esnek tasiyiciya (7) yapistirici (adhesive) malzeme/laminasyon. malzemesi ile yapistirilmasi durumunda, Vii. basamagindan sonra, günes hücresi (4) yüzeyi fotorezist ile desenlenmekte ve rezist olmayan bölgeden, lO:l oraninda sitrik asit: hidrojen peroksit çözeltisiyle arka kontaga kadar kimyasal kazima yoluyla arka kontak erisim hatti (ll) açilmaktadir. Arka kontak erisim hattinin (ll) açilmasindan sonra aygit yüzeyindeki fotorezist aseton ile temizlenmekte, de-iyonize su ile durulanmakta ve azot ile kurutulmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, Vi. basamaginda ayirma katmani (3) oda sicakliginda %30'luk HF çözeltisinde 10-30 mm/saat hizda asindirilmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, Vii. basamaginda aktarilan günes hücresi (4), Si alttas (1) ve Si alttas (l) üzerinde kalan tampon tabaka (2) temizlenmekte, durulanmakta ve kurutulmaktadir. Tercihen %lO'luk HCl asit çözeltisinde 30 s temizlenmekte, de-iyonize su ile durulanmakta ve azot ile kurutulmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasinda çoklu kristal Si alttaslar üzerine lazerle desenlenmis gölge maskeler kullanilmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasinda ince metal tabakalar ve/Veya ince grafit tabakalar kullanilmaktadir. Bulusun bir yapilandirmasinda, Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklari (9) litografik süreçlerle hücrenin ön yüzeyine desenlenmektedir. Bülüsün bir yapilandirmasi, Vii. basamagindan sonra, günes hücresinin (4) yüzeyinin fotorezist ile desenlenmesi, rezist olmayan bölgeden, lO:l oraninda sitrik asit: hidrojen peroksit cözeltisiyle arka kontaga kadar kimyasal kazima yolüyla arka kontak erisim hattinin (ll) açilmasi ve hücre yüzeyindeki fotorezistin temizlenmesi, dürülanmasi ve kürütülmasi islem basamaklarini içermektedir. Hücre yüzeyindeki fotorezist asetonla temizlenmekte, de-iyonize süyla dürülanmakta ve azot ile kürütülmaktadir. Bülüsün bir yapilandirmasinda, ix. basamaginda antireflektif tabaka (8) ZnS, MgFg, Alxh, TiO2, Si02 ve/Veya Si3N4 içermektedir. Tercihen 45-50 nm ZnS ve 100 nm MgFg tabakasi içermektedir. Bahsi geçen malzemeler farkli kalinliklarda ve sirayla kullanilabilmektedir. Bülüsün bir yapilandirmasinda, ix. basamaginda antireflektif tabaka (8) elektron demet büharlastirma veya sactirma (spütter) yöntemiyle kaplanmaktadir. Yukarida bahsedilen yöntemle üretilen esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü tekli veya coklu eklem günes hücresi de bülüsün. kapsamindadir. Çoklu. günes hücreleri, örgü 'üyümlü coklu eklem III-V grübü veya örgü üyümsüz ters metamorfik (inverted metamorphic solar cell, IMMS) III-V grübü günes hücrelerini içermektedir. Tekli veya çoklu eklem III-V grübü günes hücreleri p-n (n-p) veya p-i-n (n-i-p) yapida olabilmektedir. Söz konusu esnek ince film GaAs tabanli III- V grübü tekli veya coklu eklem günes hücresini içeren bir fotovoltaik, elektronik veya optoelektronik aygit da bülüsün kapsamindadir. Elektronik veya optoelektronik aygitlar tercihen hizli transistör, isik yayan aygitlar (LED, lazer), modülatörler veya isik algilama dedektörü olmaktadir. Bülüsa konü esnek ince film GaAs tabanli III-V grübü günes hücresi üretini yöntemi temel olarak, epitaksiyel büyütme, epitaksiyel film kaldirma (EFK/ELO) ve günes hücresi fabrikasyonü olarak üç temel asamadan olüsmaktadir. Bahsi geçen asamalar asagida daha detayli olarak açiklanmaktadir. Bülüsa konü üretim yönteminde öncelikle moleküler demet epitaksi (MBE) teknigi küllanilarak Si alttas (l) üzerine küsür yok edici veya olusan küsürlari kendi içerisinde hapsedecek küsür (dislokasyon) filtresi olarak davranacak bir tampon tabakasi/tabakalari (2) büyütülmüstür. Tampon tabakalarin (2) ve III-V grübü günes hücrelerinin Si alttas (l) üzerine büyütülmesinde, moleküler demet epitaksi (MBE) tekniginin yani sira metal organik kimyasal bühar biriktirme (MOCVD), metal organik bühar faz epitaksi (MOVPE) hidrat bühar faz epitaksi (HPVE), gaz kaynak moleküler` demet epitaksi (GSMBE), ve metal organik moleküler demet epitaksi (MOMBE) büyütme sistemleri de kullanilabilmektedir. GaAs tabanli III- V grubu günes hücrelerinin heteroepitaksiyel büyütülmesi için Si alttas (1) olarak, 0,2-6 ° sapma açisiyla (miscüt) kesilmis (lOO) yönelimli Si alttas (l) seçilmistir. Böylece, III-V grubu büyütülen malzemede antifaz alanlarinin olüsümü engellenmektedir. Bülüsa konü 'üretini yöntemi, her kristal yönelimindeki ve farkli sapma açisiyla (miscüt) üretilmis her türlü iletkenlige sahip (n,p veya i) Si alttaslarin (l) kullanimi için uygundur. Dislokasyon filtresi/tampon tabakalar (2), epitaksiyel büyütme için III-V grübü malzemeler ile Si arasindaki üyümsüzlügün (polar-apolar üyümsüzlük, örgü sabiti üyümsüzlügü, isil genlesme katsayisi üyümsüzlügü Vb.) meydana getirecegi küsürlarin filtrelenmesi için kullanilacak her türlü tabaka olabilmektedir. Bahsi geçen tabakalara örnek olarak; kuantum nokta içeren yapilar, süper örgü içeren yapilar, Si üzeri Ge veya SiGe, termal döngüde basamak basamak büyütülen GaAs, kademeli büyütülmüs Si-SiGe-Ge ve kademeli büyütülmüs GaP-GaPAs-GaAs verilebilir. Tampon. tabaka (2) dislokasyon filtreleme yaklasimi olarak periyodik kuantum nokta yapilari, periyodik süper örgü ve termal döngüde basamak basamak büyütme yaklasimlari tercih edilmistir. Bu yöntemler içinde, yapisal ve optik karakterizasyonlarla en iyisi oldugu gözlemlenen termal döngüde basamak basamak büyütülen tampon tabakalar (2) ve ikinci sira kalitede olan süper örgü tabaka üzerine günes hücresi (4) yapisi büyütülmüstür. Bulusun bir yapilandirmasinda, GaAs katmanlarin termal döngüde basamak basamak büyütülmesi, GaAs tampon tabaka (2) büyütmeye düsük sicakliktan baslanmasi (, her iki basamak büyütme sonrasi örnek yüksek sicakliga çikartilip isil isleme tabii tutulmasi ve tekrar düsük sicaklikta üzerine GaAs büyütülerek bu islem tekrarlanmasi islem basamaklarini içermektedir. Tampon tabaka (2) üzerine 10-20 nm kalinlikta AlAs ayirma (serbest birakma) katmani (3) ve ayirma katmaninin (3) üzerine ise GaAs tabanli III-V grubu günes hücresi (4) Sekil 1'de gösterildigi gibi ters (inverted) bir sekilde büyütülmüstür. Si alttas (l) üzerine tampon tabaka (2) ve günes hücresi (4) büyütüldükten sonra ilk olarak ters büyütülmüs günes hücresinin (4) arka Omik (Ohmic) kontagi (5) elektron demet buharlastirma teknigiyle kaplanmistir. Arka Omik kontagin (5) kaplanmasindan sonra örnekler 50 mikronluk poliamid (polyamide) tasiyiciya iki farkli sekilde yapistirilmistir. Bu esnek tasiyicilar (7) 20-150 um kalinliginda da kullanilabilmektedir. Birinci yapistirma tekniginde, örnekler elektron demet buharlastirma sistemiyle Au kaplanmis poliamid tasiyiciya 20-200 oC'de ve 0,5-l,5 MPa basinç altinda Aü-Aü füzyon yaklasimiyla yapistirilmistir. Birinci yapistirma teknigine iliskin bir yapilandirma Sekil-2'de gösterilmektedir. Ikinci yapistirma tekniginde ise örnekler poliamid tasiyiciya poliester (polyester) veya polimer tabanli yapistirici (adhesive) bir malzeme ile yapistirilmistir. Ikinci yapistirma teknigine iliskin bir yapilandirma Sekil-3'te gösterilmektedir. Örnekler poliamid tasiyiciya yapistirildiktan sonra epitaksiyel film kaldirma (EFK) sürecine tabii tutulmüslardir. EFK süreci sonunda günes hücresi (4) Si alttas (1) üzerinden poliamid tasiyiciya nakledilmis olmaktadir. EFK islemi oda sicakliginda %30'lük HF çözeltisinde AlAs ayirma katmaninin (3) yaklasik 10-30 mm/saat hizla asindirilmasiyla gerçeklestirilmistir. Farkli konsantrasyon ve içerisinde farkli sür-faktan bilesik iceren HF çözelti rasyonü bu islem için kullanilabilmektedir. Film kaldirma süreci sonunda hem poliamide aktarilan hücre yapisi hem de geriye kalan Si alttas (1) ve üzerinde kalan tampon tabaka (2), %lO'lük HCl asit çözeltisinde 30 s temizlenmis, de-iyonize su ile dürülanmis ve azot ile kurutulmüstür. Hücre yapilari poliamide aktarildiktan sonra, ön izgara Omik metal kontaklari (9), çoklu kristal Si alttaslar üzerine lazerle desenlenmis gölge maskeler küllanilarak elektron demet buharlastirma yöntemiyle kaplanmistir. Gölge maske yapilandirmasi olarak ince metal tabakalar veya ince grafit tabakalar da kullanilabilmektedir. Ayni izgara metal kontaklar, gölge maske yerine litografik süreclerle de aygit ön yüzeyine desenlenebilmektedir. Yapistirici veya laminasyon poliesteri küllanilarak esnek tasiyiciya (7) yapistirilan aygitlarda, arka kontak erisimi için hücre yüzeyi fotorezist ile desenlenmistir. Rezist olmayan bölgeden, lO:l oraninda sitrik asit: hidrojen peroksit cözeltisiyle arka kontaga kadar, kimyasal kazimayla, arka kontak erisim `hatti (ll) açilmistir. Au-Au füzyon yoluyla altin kapli esnek tasiyiciya (7) yapistirilan hücre yapilarinda arka kontaga erisim için bahsi geçen sürece gerek duyulmamaktadir. Au-Au füzyonla yapistirilmis örneklerde aygit ön yüzeyinden baslayarak kimyasal kazima yöntemiyle arka kontaga erisim, tam alttas boyutunda kaldirilip nakledilen III-V grubu farkli hücrelerin litografik olarak tanimlanmasi ve izolasyonu sürecinde gerceklestirilebilmektedir. Arka kontaga erisim hattinin (ll) açilmasindan sonra aygit yüzeyindeki fotorezist asetonla temizlenip, de-iyonize suyla durulanip, azot ile kurutulduktan sonra arka kontak bölgeleri ve ön izgara kontak ana hatti koruma altina alinip, hücrelerin üzerine yansitma önleyici katman/antireflektif tabaka (8) 45-50 nm ZnS+ 100 nm MgF2 olarak buharlastirilmasiyla sekil 3'de gösterildigi gibi hücre fabrikasyon asamasi tamamlanmistir. Bulusun bir yapilandirmasina iliskin Sekil-l'de, moleküler demet epitaksi yöntemiyle Si alttas (l) üzerine büyütülen tampon tabaka (2) ve ters (inverted) yapida büyütülen günes hücresine (4) ait bir yan kesit görünümü verilmektedir. Sekil- 1'de daha detayli olarak; Si alttas (l), dislokasyon filtresi/tampon tabaka (2), ayirma katmani (3) ve ters (inverted) yapida büyütülen günes hücresi (4) yer almaktadir. Bulusun bir yapilandirmasina iliskin Sekil-2'de Si alttas (l) üzerine büyütülmüs hücre yapisinin Au-Au füzyon teknigiyle esnek tasiyiciya (7) yapistirilmasina ve EFK süreci ve aygit fabrikasyon islemi sonrasi esnek tasiyici (7) üzerinde yer alan günes hücresine (4) ait bir görünüm verilmektedir. Ilk olarak örnekler, Au ile kaplanmis esnek tasiyiciya (7) Au-Au füzyon yöntemi ile yapistirilmaktadir. Bu asamada, sekilde görüldügü üzere sirasiyla Si alttas (l), dislokasyon filtresi/tampon tabaka (2), ayirma katmani (3), günes hücresi (4), arka Omik kontak (5), esnek tasiyici (7) üzerinde bulunan Au kaplama tabakasi (6) ve esnek tasiyici (7) yer almaktadir. Daha sonra örnekler üzerinde epitaksiyel film kaldirma islemi uygulanmis ve hücre yapisi esnek tasiyiciya(7) nakledilmistir. Sekilde yer alan, EFK islemi ve aygit fabrikasyon süreci sonrasi elde edilen günes hücresi daha detayli olarak; esnek tasiyici (7), esnek tasiyici (7) üzerinde bulunan Au kaplama tabakasi (6), arka Omik kontak (5), günes hücresi (4), antireflektif tabaka (8) ve ön izgara Omik metal kontak(9) içermektedir. Bülüsün bir yapilandirmasina iliskin Sekil-3'te Si alttas (l) üzerine büyütülmüs hücre yapisinin laminasyon malzemesiyle esnek tasiyiciya (7) yapistirilmasina ve EFK süreci ve aygit fabrikasyon islemi sonrasi esnek tasiyici (7) üzerinde yer alan günes hücresine (4) ait bir görünüm verilmektedir. Ilk olarak örnekler laminasyon malzemesiyle esnek tasiyiciya (7) yapistirilmistir. Bu asamada, sekilde görüldügü üzere sirasiyla Si alttas (l), dislokasyon filtresi/tampon tabaka (2), ayirma katmani (3), günes hücresi (4), arka Omik kontak (5), laminasyon malzeme tabakasi(lO) ve esnek tasiyici (7) yer almaktadir. Laminasyon malzemesi küllanilarak esnek tasiyiciya (7) yapistirilan aygitlarda, arka kontak erisimi için hücre yüzeyi fotorezist ile desenlenmistir. Rezist olmayan bölgeden, lO:l oraninda sitrik asit: hidrojen peroksit çözeltisiyle arka kontaga kadar, kimyasal kazimayla, arka kontak erisim hatti (ll) açilmistir. Sekilde yer alan, EFK islemi ve aygit fabrikasyon süreci sonrasi elde edilen günes hücresi daha detayli olarak; esnek tasiyici (7), esnek tasiyici (7) üzerinde bulunan laminasyon Hßlzeme tabakasi (10), arka Omik kontak (5), arka kontak erisim hatti (ll), günes hücresi (4), antireflektif tabaka (8) ve ön izgara Omik kontak (9) içermektedir. Bulusun bir yapilandirmasina iliskin Sekil-4'te ise GaAs tabanli III-V grubu esnek ince film hücrelerinin kuantum verimlilik ölçüm sonuçlarina ait bir grafik verilmektedir. Bahsi geçen grafikte a referansi ile gösterilen egri GaAs alttas üzerinden referans üretilmis GaAs tabanli III-V grubu hücreye, b referansi ile gösterilen egri termal döngüde basamak basamak büyütülen dislokasyon filtreleme tampon yaklasimiyla Si alttas (1) üzerinden üretilmis GaAs tabanli dislokasyon filtreleme tampon tabakasi (2) süper örgü içeren Si alttas (1) üzerinden üretilmis GaAs tabanli III-V grubu hücreye ait ölçüm sonuçlarini göstermektedir. Bulus ile Si alttas (1) üzerinden üretilen GaAs tabanli esnek ince film III-V grubu günes hücrelerinin (tek eklemli veya çok eklemli) GaAs alttas ile üretilen günes hücreleriyle kiyaslanabilir oldugu gösterilmistir. Söz konusu yöntemle üretilen günes hücreleri GaAs alttaslar üzerinden üretilen hücreler gibi esnek, hafif ve yüksek radyasyon/sicaklik toleransina sahiptir. Bulusa konu yöntem, p-i-n veya n-i-p günes hücrelerinin üretimi için kullanilabilmektedir. P-i-n veya n-i-p yapisindaki III-V grubu günes hücrelerinin Si alttaslar 'üzerinden yapilan 'üretimde, p-n ekleni hücrelere göre hücre büyütmesi sirasinda olusan kusurlara daha dayanikli olacagi ve daha yüksek verime sahip olacagi beklenmektedir. GaAs alttas teknolojisinin yaklasik 20 cm çap ile sinirli kalmis olmasina karsin Si alttas teknolojisinin 45 cm çap büyüklüge ulasmis olmasi, endüstriyel olarak büyük ölçeklerde üretim yapilmasina olanak saglamaktadir. Dolayisiyla kullanim alani/miktari maliyet etkin bir sekilde artirilmaktadir. Ayrica bulusa konu yöntem, ayni anda yüzlerce/binlerce tam alttas üzerinden hücre kaldirma ve transferine uygun olmasi sebebiyle endüstride kullanilabilmektedir. Bunun yani sira Si alttasin (1) tekrar kullanilabilir olmasi, üretim maliyetinin minimuma indirilmesini saglamaktadir. Baska bir deyisle, söz konu yöntem sayesinde III-V grubu hücreler kullanilacak alttas büyüklügüne göre onlarca-yüzlerce kat ucuza üretilebilmektedir. Bulusa konu yöntemde yer alan fabrikasyon yöntemi ise birkaç cm2'den yüzlerce cm2 büyüklükteki hücrelerin kaldirilmasina ve fabrikasyonuna uygun olmaktadir. Bulus sayesinde fotovoltaik uygulamalarinin yani sira elektronik ve optoelektronik uygulamalarinda (hizli transistörler, isik yayan aygitlar (LED,lazer), modülatörler, isik algilama dedektörleri Vb.) kullanilabilecek, büyük ölçekli üretime ve maliyet etkin bir kullanim alanina/miktarina sahip III-V grubu esnek ince film günes hücrelerinin (tek eklemli, çok eklemli, p-n (n-p) eklem yapisinda veya p-i-n (n-i-p) eklem yapisinda) üretimi gerçeklestirilmektedir. Bulus ile günümüzde uydu-uzay ve havacilik gibi özel uygulamalarda kullanilan bu yüksek verimli hücrelerin yeryüzü kullaniminin da önü açilmis olmaktadir. Özetle bulus ile GaAs tabanli III-V grubu esnek ince film günes hücrelerinin GaAs alttas yerine çok daha düsük maliyetli ve gelismis üretim teknolojisine sahip olan Si alttaslar (1) üzerinden 'üretilmektedir. GaAs alttaslarda. oldugu. gibi Si alttaslar (1) da tekrar tekrar kullanilabileceginden, maliyeti GaAs alttaslar üzerinden üretmeye göre çok daha alt seViyelere indirmektedir. Gelistirilen yöntemle tek eklem veya coklu eklem GaAs günes hücrelerinin Si alttaslar (1) üzerinden üretilmesi saglanmaktadir. TR TR TR TR

Claims (30)

ISTEMLER
1.Esnek ince film GaAs tabanli III-V grubu tekli veya çoklu eklem günes hücresinin üretim yöntemi olup, özelligi; (100) yönelimli silisyum alttasin (l) 0,2-6 sapma açisiyla (miscut) kesilmesi, Si alttas (l) üzerine kusurlari yok eden veya kusurlari kendi içerisinde hapseden en az bir dislokasyon filtresi büyütülmesi, bahsi geçen dislokasyon filtresi üzerine en az bir ayirma katmaninin (3) büyütülmesi, ayirma katmani (3) üzerine GaAs tabanli tek veya çok eklem III-V grubu günes hücresinin (4) ters bir sekilde büyütülmesi, ters büyütülmüs günes hücresinin (4) arka Omik kontaginin (5) kaplanmasi, elde edilen örnegin esnek bir tasiyiciya (7) yapistirilmasi, günes hücresinin (4), ayirma katmaninin (3) epitaksiyel film kaldirma teknigi ile asindirilmasi suretiyle esnek tasiyiciya (7) aktarilmasi, hücre yapisinin temizlenmesi, durulanmasi ve kurutulmasi, ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasi, arka kontak bölgelerinin ve ön izgara kontak ana hattinin koruma altina alinarak hücre üzerine en az bir antireflektif tabakanin (8) buharlastirilmasi, kaplanmasi ve hücre fabrikasyonun tamamlanmasi islem basamaklarini içermesi ile karakterize edilmesidir.
2.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; i. basamagindan önce silisyum alttasin (l) düzenli veya düzensiz desenlenmesidir.
.Istem 2'ye göre bir yöntem olup, özelligi; i. basamagindan önce silisyüm alttasin (l) metal yardimli kimyasal kazima ve/Veya nanoküre litografisi ile desenlenmesidir.
.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; i. basamaginda büyütmenin moleküler demet epitaksi (MBE), metal organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD), metal organik buhar faz epitaksi (MOVPE), hidrat buhar faz epitaksi (HPVE),gaz kaynak moleküler demet epitaksi (GSMBE)Veya metal organik moleküler demet epitaksi büyütme teknigi ile yapilmasidir.
.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; i. basamaginda dislokasyon filtresinin periyodik küantüm nokta yapi, periyodik süper örgü yapi, Si üzeri Ge veya SiGe içermesidir.
.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; i. basamaginda dislokasyon filtresinin, termal döngüde basamak basamak büyütülmüs GaAs katmanlar, kademeli büyütülmüs Si-SiGe-Ge katmanlar ve/Veya kademeli büyütülmüs GaP-GaPAs-GaAs katmanlar içermesidir.
.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; ii. basamaginda ayirma katmaninin (3) AlAs olmasidir.
.Istem 7'ye göre bir yöntem olup, özelligi; ii. basamaginda ayirma katmaninin (3) kalinliginin 10-20 nm olmasidir.
.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; iV. basamaginda elektron demet buharlastirma veya saçtirma (spütter) veya termal buharlastirma veya elektro-kaplama (electroplating) yöntemiyle kaplanmasidir.
10.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; V. basamaginda esnek tasiyicinin (7) polimer, PET, metal folyo veya plastik içermesidir.
11.Istem 10'a göre bir yöntem olup, özelligi; esnek tasiyicinin (7) poliamid içermesidir.
12.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; V. basamaginda örnegin esnek tasiyiciya (7) Au-Au füzyon yöntemiyle yapistirilmasidir.
13.Istem 12'ye göre bir yöntem olup, özelligi; V. basamaginda basinç altinda yapistirilmasidir.
14.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; V. basamaginda örnegin esnek tasiyiciya (7) yapistirici malzeme ve/Veya laminasyon malzemesi ile yapistirilmasidir.
15.Istem 14'e göre bir yöntem olup, özelligi; V. basamaginda örnegin esnek tasiyiciya (7) poliester ile yapistirilmasidir.
16.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; Vi. basamaginda ayirma katmaninin (3) oda sicakliginda %30'luk HF cözeltisinde 10-30 mm/saat hizda asindirilmasidir.
17. Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; Vii. basamaginda hücre yapisinin HCl asit çözeltisinde temizlenmesi ve de- iyonize su ile durulanmasi ve azot ile kurutulmasidir.
18. Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasinda çoklu kristal Si alttaslar üzerine lazerle desenlenmis gölge maskelerin küllanilmasidir.
19.Istem l8'e göre bir yöntem olup, özelligi; Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) kaplanmasinda ince metal tabakalarin ve/Veya ince grafit tabakalarin kullanilmasidir.
20. Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; Viii. basamaginda ön izgara Omik metal kontaklarinin (9) litografik süreçlerle hücrenin ön yüzeyine desenlenmesidir.
21.Istem 14'e göre bir yöntem olup, özelligi; Vii. basamagindan sonra, - günes hücresinin (4) yüzeyinin fotorezist ile desenlenmesi, - rezist olmayan bölgeden, lO:l oraninda sitrik asit: hidrojen peroksit çözeltisiyle arka kontaga kadar kimyasal kazima yolüyla arka kontak erisim hattinin (ll) açilmasi - hücre yüzeyindeki fotorezistin temizlenmesi, dürülanmasi ve kürütülmasi islem basamaklarini içermesidir.
22.Istem 21'e göre bir yöntem olup, özelligi; hücre yüzeyindeki fotorezistin asetonla temizlenmesi, de-iyonize süyla dürülanmasi ve azot ile kürütülmasidir.
23.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; ix. basamaginda antireflektif tabakanin (8) ZnS, MgFh Al2Oy Tio& SiO2 ve/Veya Sijh içermesidir.
24.Istem 23'e göre bir yöntem olup, özelligi; antireflektif tabakanin (8) 45-50 nm ZnS ve 100 nm MgF2 tabakasi içermesidir.
25.Istem l'e göre bir yöntem olup, özelligi; ix. basamaginda antireflektif tabakanin (8) elektron demet buharlastirma veya sactirma (sputter) yöntemiyle kaplanmasidir.
26.Yukaridaki istemlerden herhangi birine uygun bir yöntem ile üretilen esnek ince film GaAs tabanli III-V grubu tekli veya coklu eklem günes hücresi.
27. Istem 26'ya göre günes hücresi olup, özelligi; coklu günes hücrelerinin örgü uyumlu coklu eklem III-V grubu veya örgü uyumsuz ters metamorfik (inverted metamorphic solar cell,
28.Istem 26'ya göre günes hücresi olup, özelligi; p-n (n-p) eklem veya p-i-n (n-i-p) yapida günes hücresi olmasidir.
29.Istem 26 ila 28'den herhangi birine göre bir günes hücresini içeren bir fotovoltaik, elektronik veya optoelektronik aygit.
30.Istem 29'a göre bir aygit olup, özelligi; transistör, isik yayan aygitlar, modülatörler veya isik algilama dedektörü olmasidir.
TR2020/21706A 2020-12-25 2020-12-25 ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ TR202021706A1 (tr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/21706A TR202021706A1 (tr) 2020-12-25 2020-12-25 ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ
PCT/TR2021/051136 WO2022139729A1 (en) 2020-12-25 2021-11-04 Fabrication of flexible thin film gaas-based group iii-v solar cell on si substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/21706A TR202021706A1 (tr) 2020-12-25 2020-12-25 ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202021706A1 true TR202021706A1 (tr) 2022-07-21

Family

ID=82160039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2020/21706A TR202021706A1 (tr) 2020-12-25 2020-12-25 ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR202021706A1 (tr)
WO (1) WO2022139729A1 (tr)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9899556B2 (en) * 2015-09-14 2018-02-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Hybrid tandem solar cells with improved tunnel junction structures
US11075313B2 (en) * 2017-06-16 2021-07-27 Utica Leaseco, Llc Optoelectronic devices manufactured using different growth substrates

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022139729A1 (en) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11901476B2 (en) Methods for fabricating thin film III-V compound solar cell
TWI550895B (zh) 使用磊晶剝離以製備撓性光伏打裝置及使用在磊晶生長以保存生長基材完整性之方法
US10069033B2 (en) Integration of epitaxial lift-off solar cells with mini-parabolic concentrator arrays via printing method
JP6199323B2 (ja) 効率的化合物の半導体太陽電池のための構造及び方法
US7635638B2 (en) Compound semiconductor device epitaxial growth substrate, semiconductor device, and manufacturing method thereof
US9548218B2 (en) Thermal surface treatment for reuse of wafers after epitaxial lift off
US4774194A (en) Process for manufacturing a solar cell device
CN102956552B (zh) 薄膜光伏电池的制备方法
US8330036B1 (en) Method of fabrication and structure for multi-junction solar cell formed upon separable substrate
TR202021706A1 (tr) ESNEK İNCE FİLM GaAs TABANLI III-V GRUBU GÜNEŞ HÜCRESİNİN Si ALTTAŞ ÜZERİNDEN ÜRETİMİ
KR20160047759A (ko) 분리 가능한 기판위에 복수의 태양전지층이 형성되는 다중접합 태양전지의 구조 및 그 제조방법
Lee et al. Epitaxial lift-off of GaAs thin-film solar cells followed by substrate reuse
Bauhuis et al. Thin-film III–V solar cells using epitaxial lift-off
Yazawa et al. GaInP single junction and GaInP/GaAs two junction thin-film solar cell structures by epitaxial lift-off
CN107910402B (zh) 一种铟镓砷红外探测器材料制备方法
JP2004319934A (ja) 多接合型太陽電池およびその製造方法
Bauhuis et al. Substrate reuse for epitaxial lift-off of III-V solar cells
Sharma et al. Novel Epitaxial Lift-Off for Flexible, Inexpensive GaAs Solar Cells
张梦炎 et al. Preparation of large area and high performance flexible GaInP/GaAs/In GaAs tandem solar cells
FR2954002A1 (fr) Procede pour la production de cellules solaires multijonction metamorphiques inversees
Pan et al. Methods for fabricating thin film III-V compound solar cell
Wilt et al. Peeled film GaAs solar cells for space power