（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。這項創新改變了一切。”

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降低這些成本的技術。

NREL率先采用的一種方法依賴于一種稱為動態氫化物氣相外延或D-HVPE的新生長技術。傳統的HVPE幾十年來一直被認為是電信行業生產發光二極管和光電檢測器的最佳技術，但隨著MOVPE的出現，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，這種情況發生了變化。較早版本的HVPE使用單個腔室，其中一種化學物質沉積在基板上，然后將其清除。然后將生長化學物質交換為另一種化學物質，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。基板在腔室之間來回移動，大大減少了制造太陽能電池的時間。

D-HVPE可能在一分鐘之內生產出使用MOVPE需要花費一兩個小時的單結太陽能電池。盡管取得了這些進步，但MOVPE仍然具有另一個優勢：能夠沉積寬帶隙含鋁材料，從而實現最高的太陽能電池效率。由于通常的含鋁前體的化學性質存在困難，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上。舒爾特說：“我們試圖逐步推進技術，而不是一次全部完成。我們驗證了我們可以種植高質量的材料。我們驗證了我們可以開發更復雜的設備。現在，該技術向前邁出的下一步是鋁。”研究者開發了一種生產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生器，該發生器被加熱到400攝氏度，以從固態鋁和氯化氫氣體中產生三氯化鋁。在HVPE反應器環境中，三氯化鋁比一氯化物形式穩定的多。其他成分-氯化鎵和氯化銦-在800攝氏度下蒸發。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。現在，我們已經展示了與其他人相同的提高效率的途徑，但是技術更便宜。以前，我們的效率較低，但價格較便宜。現在有可能變得完全一樣高效和便宜。”
（責任編輯：fqj）