磷化銦奈米線可提升太陽電池效能
- 上線日期：2009/5/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
北海道大學(Hokkaido University)與日商Honda集團以圖案化的二氧化矽薄膜為模版，利用區域選擇性磊晶(selective-area epitaxial)技術處理化合物半導體，共同研究出磷化銦(InP)的核殼(core-shell)結構奈米線太陽電池，並宣稱其個別轉換效率高達12.3%。
北大的Junichi Motohisa表示，殼核奈米線太陽電池在光吸收與載子擴散的問題上，能提供比平面型電池更好的折衷表現。為了避免觸媒污染影響效率，研究人員捨棄熱門的氣-液-固成長法(vapor-liquid-solid, VLS)，改採金屬氧化物化學氣相沉積法(metal-oxide chemical vapor deposition, MOCVD)來生長奈米線。
Motohisa等人使用的奈米線具有平均直徑為135 nm的p型InP內核，外面包覆n型外殼，整體直徑為209 nm。他們選擇以InP來發展太陽電池，是因為比起GaAsInP受表面態(surface state)的影響較小，因此載子復合損失也較低。
要生長奈米線而非連續層的關鍵，在於在InP基板頂端20 nm厚的二氧化矽薄膜上製作圖案。研究團隊利用電子束微影術與濕蝕刻製作出間隔400 nm、寬130 nm的孔洞。Motohisa表示，若要大面積製作這些圖案，採用奈米壓印(nanoimprint)微影術將是最有效的方法。
研究人員在長好的奈米線之間填入樹脂(resin)，再濺鍍上ITO電極，並加入梳狀的銀電極，基板的背側則使用金鋅的合金電極。製成的電池具有1.0 cm×1.0 cm的表面積，其中包含了三塊面積為2.0 mm×2.6 mm的奈米線活性區，在太陽電池的量測標準光譜(AM 1.5G)條件下，可提供0.43 V的開路電壓，轉換效益為3.37%。
Motohisa指出，奈米線具有類似抗反射鍍膜的效果，可提高太陽光的吸收，且由於奈米線不用覆蓋整個主動區，半導體材料的用量也較省。如果能夠克服材料與元件製作成本的問題，這種具有高轉換效率潛力的光伏元件，將有機會打入消費性產品市場。詳見Appl. Phys. Express 2, 035004 (2009)。
原始網站: http://compoundsemiconductor.net/cws/article/news/38249
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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