«Считалось невозможным»: создан революционный метод производства фотоэлементов
Logo
Cover

Американские ученые продемонстрировали возможность выращивания полупроводников методом ХГФЭ, который принято считать нереализуемым с распространенными материалами. Новый процесс гораздо экономичнее, чем современные технологии изготовления.

Существует масса научной литературы, в которой доказывается, что вырастить полупроводники из фосфида алюминия-индия и алюминия-галлия-индия методом хлорид-гидридной газофазной эпитаксии (ХГФЭ) невозможно. Однако открытие ученых их Национальной лаборатории возобновляемой энергии США опровергло это утверждение, пишет Phys.org.

Солнечные элементы на основе соединения элементов группы III–V, названные так из-за положения в периодической таблице, обычно применяются в космонавтике. Они отличаются высокой эффективностью, но для использования на Земле они слишком дорогие.

С целью удешевить производство этих фотоэлементов ученые из США разработали новый метод выращивания — динамическую ХГФЭ.

Обычная ХГФЭ десятки лет считалась лучшей технологией производства светодиодов и фотодетекторов, пока ей на смену не пришел метод осаждения металлорганических соединений из газовой фазы (MOVPE). Оба процесса требуют осаждения пара на подложке, но у MOVPE есть преимущество — он образует резкие гетерогенные границы между двумя различными полупроводящими материалами. 

Появление динамической ХГФЭ меняет ситуацию.

Как это работает

Для получения трихлордиа алюминия из твердого алюминия и газообразного хлорида водорода ученые использовали генератор, разогретый до 400 градусов Цельсия. Трихлорид алюминия намного стабильнее в среде реактора ХГФЭ, чем монохлоридная форма. Другие компоненты — хлорид галлия и хлорид индия — испарялись при температуре 800 градусов.

Затем эти три элементы соединили вместе и поместили на подложку при 650 градусах.

Раньше исследователи применяли динамическую ХГФЭ для получения солнечных элементов из арсенида галлия и фосфида галлия-индия. Однако у фосфида алюминия-индия, который производят методом MOVPE, выше показатель прозрачности. В ходе нынешних экспериментов ученые добились аналогичной прозрачности, применяя процесс динамической ХГФЭ.

«ХГФЭ дешевле, — пояснил Аарон Птак, старший научный сотрудник Национального центра. — А теперь мы достигли той же эффективности, как и у других процессов, но более экономичным способом».

В начале года шведским исследователям удалось сразу вдвое повысить эффективность органических полупроводников. Их достижение открывает дорогу созданию носимой электроники и более эффективных солнечных панелей.