（文章來(lái)源：國(guó)際訊）

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

NREL材料應(yīng)用與性能中心的科學(xué)家，強(qiáng)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(xiàn)表明，人們永遠(yuǎn)無(wú)法使用氫化物氣相外延生長(zhǎng)這些化合物。這就是許多III-V行業(yè)采用金屬有機(jī)氣相外延（MOVPE）的原因之一，MOVPE是占主導(dǎo)地位的III-V生長(zhǎng)技術(shù)。這項(xiàng)創(chuàng)新改變了一切。”

III-V型太陽(yáng)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(yīng)用中使用。這些類型的電池以高效率著稱，對(duì)于地面使用而言太昂貴了，但是研究人員正在開(kāi)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(dòng)態(tài)氫化物氣相外延或D-HVPE的新生長(zhǎng)技術(shù)。傳統(tǒng)的HVPE幾十年來(lái)一直被認(rèn)為是電信行業(yè)生產(chǎn)發(fā)光二極管和光電檢測(cè)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(xué)蒸汽，但是MOVPE的優(yōu)勢(shì)在于它具有在兩種不同的半導(dǎo)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(gè)腔室，其中一種化學(xué)物質(zhì)沉積在基板上，然后將其清除。然后將生長(zhǎng)化學(xué)物質(zhì)交換為另一種化學(xué)物質(zhì)，然后將基板返回到腔室中，以進(jìn)行下一次化學(xué)應(yīng)用。D-HVPE依靠多室反應(yīng)器。基板在腔室之間來(lái)回移動(dòng)，大大減少了制造太陽(yáng)能電池的時(shí)間。

D-HVPE可能在一分鐘之內(nèi)生產(chǎn)出使用MOVPE需要花費(fèi)一兩個(gè)小時(shí)的單結(jié)太陽(yáng)能電池。盡管取得了這些進(jìn)步，但MOVPE仍然具有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：能夠沉積寬帶隙含鋁材料，從而實(shí)現(xiàn)最高的太陽(yáng)能電池效率。由于通常的含鋁前體的化學(xué)性質(zhì)存在困難，HVPE一直在努力應(yīng)對(duì)這些材料的生長(zhǎng)，

研究人員一直計(jì)劃將鋁引入D-HVPE，但首先將精力集中在驗(yàn)證生長(zhǎng)技術(shù)上。舒爾特說(shuō)：“我們?cè)噲D逐步推進(jìn)技術(shù)，而不是一次全部完成。我們驗(yàn)證了我們可以種植高質(zhì)量的材料。我們驗(yàn)證了我們可以開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的設(shè)備。現(xiàn)在，該技術(shù)向前邁出的下一步是鋁。”研究者開(kāi)發(fā)了一種生產(chǎn)獨(dú)特的含鋁分子的方法，然后可以將其流入D-HVPE室。

科學(xué)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(yīng)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(gè)元素，并在650攝氏度下沉積在基板上。

NREL科學(xué)家以前使用D-HVPE，能夠用砷化鎵（GaAs）和磷化銦鎵（GaInP）制造太陽(yáng)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(yáng)光到達(dá)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(zhǎng)的太陽(yáng)能電池中所用的磷化鋁銦（AlInP）透明。包含AlInP窗口層的MOVPE生長(zhǎng)的GaAs太陽(yáng)能電池的當(dāng)前世界效率記錄為29.1％。僅使用GaInP，估計(jì)HVPE生長(zhǎng)的太陽(yáng)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(xué)家們說(shuō)，他們應(yīng)該能夠與通過(guò)MOVPE制造的太陽(yáng)能電池達(dá)到同等水平。NREL國(guó)家光伏中心的高級(jí)科學(xué)家Ptak說(shuō)：“ HVPE工藝是一種便宜的工藝。現(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(jià)格較便宜。現(xiàn)在有可能變得完全一樣高效和便宜。”
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