Tăng Trưởng và Đặc Trưng của Các Tinh Thể Đơn Chất CdTe1−xSex Vận Dụng Thụ Tinh Điển As

Journal of Electronic Materials - 2020
Akira Nagaoka1, Kensuke Nishioka1, Kenji Yoshino2, Darius Kuciauskas3, Michael A. Scarpulla4
1Research Center for Sustainable Energy and Environmental Engineering, University of Miyazaki, Miyazaki, Japan
2Department of Applied Physics and Electronic Engineering, University of Miyazaki, Miyazaki, Japan
3National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden, USA
4Department of Materials Science and Engineering, University of Utah, Salt Lake City, USA

Tóm tắt

Hiệu suất quang điện của các tế bào năng lượng mặt trời CdTe chủ yếu bị giới hạn bởi độ doping thấp và thời gian sống của hạt mang thiểu số ngắn. Việc doping với nguyên tố nhóm V và hợp kim Se có ảnh hưởng đáng kể đến việc điều chỉnh các tính chất cơ bản của CdTe. Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo về việc tăng trưởng các tinh thể đơn chất CdTe1−xSex loại p với lượng As-doping, sử dụng Cd kim loại làm dung môi trong phương pháp bếp di động. Các tính chất cấu trúc và điện của CdTe1−xSex được kiểm tra dựa trên các nồng độ Se khác nhau. Các tinh thể đơn chất CdTe1−xSex (0 ≤ x ≤ 0.5) với cấu trúc zincblende cho thấy thành phần đồng nhất. Hiệu suất kích hoạt doping As 1017 cm−3 có thể duy trì ở gần 50% cho x ≤ 0.2. Hợp kim Se dẫn đến thời gian sống của hạt mang thiểu số vượt quá 30 ns cho các mẫu được doping gần 1017 cm−3. Những kết quả này giúp chúng tôi vượt qua các rào cản hiện tại trong hiệu suất thiết bị.

Từ khóa

#CdTe #silicát #doping #As #hợp kim Se #tinh thể đơn chất

Tài liệu tham khảo

M. A. Green, E. D. Dunlop, D. H. Levi, J. H-Ebinger, M. Yoshita, and A. W. Y. H-Baillie, Prog. Photovoltaics 27, 565 (2019)

J.M. Burst, J.N. Duenow, D.S. Albin, E. Colegrove, M.O. Reese, J.A. Aguiar, C.S. Jiang, M.K. Patel, M.M. Al-Jassim, D. Kuciauskas, S. Swain, T. Ablekim, K.G. Lynn, and W.K. Metzger, Nat. Energy 1, 16015 (2016).

J.H. Yang, W.J. Yin, J.S. Park, J. Ma, and S.H. Wei, Semicond. Sci. Technol. 31, 083002 (2016).

J.H. Yang, W.J. Yin, J.S. Park, J. Burst, W.K. Metzger, T. Gessert, T. Barnes, and S.H. Wei, J. Appl. Phys. 118, 025102 (2015).

T. Ablekim, S.K. Swain, W.J. Yin, K. Zaunbrecher, J. Burst, T.M. Barnes, D. Kuciauskas, S.H. Wei, and K.G. Lynn, Sci. Rep. 7, 4563 (2017).

D. Krasikov and I. Sankin, Phys. Rev. Mater. 2, 103803 (2018).

W.K. Metzger, S. Grover, D. Lu, E. Colegrove, J. Moseley, C.L. Perkins, X. Li, R. Mallick, W. Zhang, R. Malik, J. Kephart, C.-S. Jiang, D. Kuciauskas, D.S. Albin, M.M. Al-Jassim, G. Xiong, and M. Gloeckler, Nat. Energy 4, 837 (2019).

A. Nagaoka, D. Kuciauskas, and M.A. Scarpulla, Appl. Phys. Lett. 111, 232103 (2017).

A. Nagaoka, D. Kuciauskas, J. McCoy, and M.A. Scarpulla, Appl. Phys. Lett. 112, 192101 (2018).

A. Nagaoka, K. Nishioka, K. Yoshino, D. Kuciauskas, and M.A. Scarpulla, Appl. Phys. Exp. 12, 081002 (2019).

A. Chirilă, S. Buecheler, F. Pianezzi, P. Bloesch, C. Gretener, A.R. Uhl, C. Fella, L. Kranz, J. Perrenoud, S. Seyrling, R. Verma, S. Nishiwaki, Y.E. Romanyuk, G. Bilger, and A.N. Tiwari, Nat. Mater. 10, 857 (2011).

S.H. Wei and A. Zunger, Phys. Rev. B 43, 1662 (1991).

Semiconductors: Basic Data (Springer, Berlin, 1982), 2nd ed

S.H. Wei, S.B. Zhang, and A. Zunger, J. Appl. Phys. 87, 1304 (2000).

B.E. McCandless, G.M. Hanket, D.G. Jensen, and R.W. Birkmire, J. Vac. Sci. Technol., A 20, 1462 (2002).

N.R. Paudel and Y. Yan, Appl. Phys. Lett. 105, 183510 (2014).

J.D. Poplawsky, W. Guo, N. Paudel, A. Ng, K. More, D. Leonard, and Y. Yan, Nat. Commun. 7, 12537 (2016).

T.A.M. Fiducia, B.G. Mendis, K. Li, C.R.M. Grovenor, A.H. Munshi, K. Barth, W.S. Sampath, L.D. Wright, A. Abbas, J.W. Bowers, and J.M. Walls, Nat. Energy 4, 504 (2019).

A. Nagaoka, K.B. Han, S. Misra, T. Wilenski, T.D. Sparks, and M.A. Scarpulla, J. Crystal Growth 467, 6 (2017).

D. Kuciauskas, A. Kanevce, J.M. Burst, J.N. Duenow, R. Dhere, D.S. Albin, D.H. Levi, and R.K. Ahrenkiel, IEEE J. Photovoltaics 3, 1319 (2013).

A.J. Strauss and J. Steininger, J. Electrochem. Soc. 117, 1420 (1970).

T.A. Gessert, S.H. Wei, J. Ma, D.S. Albin, R.G. Dhere, J.N. Duenow, D. Kuciauskas, A. Kanevce, T.M. Barnes, J.M. Burst, W.L. Rance, M.O. Reese, and H.R. Moutinho, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 119, 149 (2013).

J.H. Yang, W.J. Yin, J.S. Park, W. Metzger, and S.H. Wei, J. Appl. Phys. 119, 045104 (2016).

D. Kuciauskas, J.M. Kephart, J. Moseley, W.K. Metzger, W.S. Sampath, and P. Dippo, Appl. Phys. Lett. 112, 263901 (2018).

C.H. Swartz, M. Edirisooriya, E.G. LeBlanc, O.C. Noriega, P.A.R.D. Jayathilaka, O.S. Ogedengbe, B.L. Hancock, M. Holtz, T.H. Myers, and K.N. Zaunbrecher, Appl. Phys. Lett. 105, 222107 (2014).

J.H. Yang, L. Shi, L.W. Wang, and S.-H. Wei, Sci. Rep. 6, 21712 (2016).

D. Kuciauskas, P. Dippo, A. Kanevce, Z. Zhao, L. Cheng, A. Los, M. Gloeckler, and W.K. Metzger, Appl. Phys. Lett. 107, 243906 (2015).

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Electronic Materials

Thông tin tác giả