（文章來源：國際訊）

科學家成功地將鋁源集成到氫化物氣相外延（HVPE）反應器中，然后首次通過這種技術(shù)證明了半導體鋁磷化鋁（AlInP）和鋁鎵磷化鋁（AlGaInP）的生長。

NREL材料應用與性能中心的科學家，強調(diào)該研究的新論文的主要作者凱文·舒爾特（Kevin Schulte）表示：“有大量的文獻表明，人們永遠無法使用氫化物氣相外延生長這些化合物。這就是許多III-V行業(yè)采用金屬有機氣相外延（MOVPE）的原因之一，MOVPE是占主導地位的III-V生長技術(shù)。這項創(chuàng)新改變了一切?！?/p>

III-V型太陽能電池（因其位于材料在元素周期表上的位置而得名）通常在太空應用中使用。這些類型的電池以高效率著稱，對于地面使用而言太昂貴了，但是研究人員正在開發(fā)降低這些成本的技術(shù)。

NREL率先采用的一種方法依賴于一種稱為動態(tài)氫化物氣相外延或D-HVPE的新生長技術(shù)。傳統(tǒng)的HVPE幾十年來一直被認為是電信行業(yè)生產(chǎn)發(fā)光二極管和光電檢測器的最佳技術(shù)，但隨著MOVPE的出現(xiàn)，它在1980年代逐漸失寵。兩種工藝都涉及在基板上沉積化學蒸汽，但是MOVPE的優(yōu)勢在于它具有在兩種不同的半導體材料之間形成突然的異質(zhì)界面的能力，而HVPE通常是在這種材料上掙扎的。

隨著D-HVPE的出現(xiàn)，這種情況發(fā)生了變化。較早版本的HVPE使用單個腔室，其中一種化學物質(zhì)沉積在基板上，然后將其清除。然后將生長化學物質(zhì)交換為另一種化學物質(zhì)，然后將基板返回到腔室中，以進行下一次化學應用。D-HVPE依靠多室反應器?；逶谇皇抑g來回移動，大大減少了制造太陽能電池的時間。

D-HVPE可能在一分鐘之內(nèi)生產(chǎn)出使用MOVPE需要花費一兩個小時的單結(jié)太陽能電池。盡管取得了這些進步，但MOVPE仍然具有另一個優(yōu)勢：能夠沉積寬帶隙含鋁材料，從而實現(xiàn)最高的太陽能電池效率。由于通常的含鋁前體的化學性質(zhì)存在困難，HVPE一直在努力應對這些材料的生長，

研究人員一直計劃將鋁引入D-HVPE，但首先將精力集中在驗證生長技術(shù)上。舒爾特說：“我們試圖逐步推進技術(shù)，而不是一次全部完成。我們驗證了我們可以種植高質(zhì)量的材料。我們驗證了我們可以開發(fā)更復雜的設(shè)備。現(xiàn)在，該技術(shù)向前邁出的下一步是鋁?！毖芯空唛_發(fā)了一種生產(chǎn)獨特的含鋁分子的方法，然后可以將其流入D-HVPE室。

科學家使用了三氯化鋁發(fā)生器，該發(fā)生器被加熱到400攝氏度，以從固態(tài)鋁和氯化氫氣體中產(chǎn)生三氯化鋁。在HVPE反應器環(huán)境中，三氯化鋁比一氯化物形式穩(wěn)定的多。其他成分-氯化鎵和氯化銦-在800攝氏度下蒸發(fā)。合并這三個元素，并在650攝氏度下沉積在基板上。

NREL科學家以前使用D-HVPE，能夠用砷化鎵（GaAs）和磷化銦鎵（GaInP）制造太陽能電池。在這些電池中，GaInP用作“窗口層”，該層鈍化前表面并允許陽光到達GaAs吸收層，在該處光子被轉(zhuǎn)換為電能。該層必須盡可能透明，但GaInP不如MOVPE生長的太陽能電池中所用的磷化鋁銦（AlInP）透明。包含AlInP窗口層的MOVPE生長的GaAs太陽能電池的當前世界效率記錄為29.1％。僅使用GaInP，估計HVPE生長的太陽能電池的最大效率僅為27％。

現(xiàn)在，鋁已被添加到D-HVPE的混合物中，科學家們說，他們應該能夠與通過MOVPE制造的太陽能電池達到同等水平。NREL國家光伏中心的高級科學家Ptak說：“ HVPE工藝是一種便宜的工藝?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)展示了與其他人相同的提高效率的途徑，但是技術(shù)更便宜。以前，我們的效率較低，但價格較便宜?，F(xiàn)在有可能變得完全一樣高效和便宜?！?br /> （責任編輯：fqj）