从 GaAs 衬底脉冲激光剥离单晶 III-V 太阳能电池
材料科学
2022-08-31 v1 应用物理
摘要
与许多光电子器件一样，最高质量的 III-V 太阳能电池起初是 GaAs 衬底上的薄层单晶多层结构。将这些器件层与其生长衬底分离可实现更高性能的器件和晶圆复用，这两者对于 III-V 太阳能电池在地面市场的可行性都至关重要。在此，我们使用 10 ns、未聚焦的 Nd:YAG 激光脉冲，将刚性键合、晶格匹配的 16 mm x 3.5 um 厚 GaAs 器件从 GaAs 衬底上剥离。该脉冲被器件下方低带隙、晶格匹配的单晶层选择性吸收，驱动准二维烧蚀事件，将晶体多层结构从衬底弹出。经过数分钟的选择性湿化学刻蚀和正面接触沉积后，我们的冠军 0.1 cm 器件在 AM1.5 直射（1000 W m）、无抗反射涂层条件下展现出 (17.4 +/- 0.5) % 的功率转换效率和 1.07 V 的开路电压。我们表明该性能可与通过传统衬底溶解工艺制备的类似太阳能电池相媲美。我们讨论了独特的工艺特性与机遇，例如每次激光脉冲分离晶圆尺寸薄膜太阳能电池的潜力。
引用
@article{arxiv.2208.14096,
title = {Pulsed Laser Ejection of Single-Crystalline III-V Solar Cells From GaAs Substrates},
author = {Benjamin A. Reeves and Myles A. Steiner and Thomas E. Carver and Ze Zhang and Aaron M. Lindenberg and Bruce M. Clemens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.14096},
year = {2022}
}