研究目的
研究线性分子束外延（MBE）系统设计的潜力，通过提高外延层生长通量来降低砷化镓光伏电池的生产成本。
研究成果
所提出的线性MBE系统设计通过提高外延层生长吞吐量，为显著降低砷化镓光伏电池生产成本提供了潜在途径。尽管基于乐观假设，砷化镓太阳能电池的成本仍高于硅基技术，这限制了其在太阳能发电领域的广泛应用。
研究不足
LMBE架构在生长多种不同结构方面的灵活性受到限制，因为每个生长位置都是针对指定器件结构中预定的层组成进行优化的。改变生长位置的数量需要扩展主腔室。
一种高通量、线性分子束外延系统，用于降低砷化镓光伏电池的制造成本：砷化镓的成本能否低到足够普及？
DOI：10.1039/c9se01255a
期刊：Sustainable Energy & Fuels
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
基于砷化镓（GaAs）及相关化合物的太阳能电池提供了目前已报道的最高效率单结和多结太阳能电池。然而，与硅和其他薄膜太阳能技术相比，这类电池的成本过高。其中一个显著差异因素是生长外延层所需的高昂成本。在此，我们提出一种分子束外延（MBE）系统设计方案，该方案有望提高外延层生长通量，从而显著降低生产成本。该系统采用基于齿条齿轮的线性传输机构，在腔室内多个互联的生长位置之间依次转移多个衬底载板，从而按所需顺序和厚度同步在多个晶圆上生长外延层。所提出的线性MBE平台为现实分析砷化镓单结光伏电池生产成本奠定了基础。我们的模型预测，与传统MBE相比，线性MBE可将外延生长成本降低近55%；若进一步优化工艺并结合非破坏性剥离技术，成本降幅可达85%。但即使乐观考虑所有这些因素，在可预见的未来，采用现有任何生长工艺生产的非聚光砷化镓太阳能电池的外延片成本仍不太可能降至每瓦峰值功率3美元以下。
作者：
Byungjun Lee，Dejiu Fan，Stephen R. Forrest
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