Un equipo de investigadores de semiconductores con sede en Francia ha utilizado una capa de separación de nitruro de boro para cultivar células solares de nitruro de indio-galio InGaN que luego se levantaron de su sustrato de zafiro original y se colocaron sobre un sustrato de vidrio.
Al combinar las células InGaN con células fotovoltaicas PV hechas de materiales como silicio o arseniuro de galio, la nueva técnica de despegue podría facilitar la fabricación de dispositivos PV híbridos de mayor eficiencia capaces de capturar un espectro de luz más amplio.teóricamente podría aumentar la eficiencia de las células solares hasta en un 30 por ciento para un dispositivo tándem InGaN / Si.
La técnica es la tercera aplicación principal para la técnica de despegue hexagonal de nitruro de boro, desarrollada por un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, el Centro Nacional Francés de Investigación Científica CNRS y el Instituto Lafayette en Metz, Francia. Las aplicaciones anteriores apuntaban a sensores y diodos emisores de luz LED.
"Al unir estas estructuras con células fotovoltaicas hechas de silicio o un material III-V, podemos cubrir el espectro visible con el silicio y utilizar la luz azul y UV con nitruro de indio y galio para recoger la luz de manera más eficiente", dijo AbdallahOugazzaden, director de Georgia Tech Lorraine en Metz, Francia y profesor en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática ECE de Georgia Tech. "La capa de nitruro de boro no afecta la calidad del nitruro de indio y galio que creció en ella, y estábamoscapaz de levantar las células solares InGaN sin romperlas "
La investigación fue publicada el 15 de agosto en la revista ACS Photonics . Fue apoyado por la Agencia Nacional de Investigación de Francia bajo el proyecto de Laboratorio de Excelencia GANEX y el proyecto francés de PIA "Lorraine Université d'Excellence".
La técnica podría conducir a la producción de células solares con una eficiencia mejorada y un menor costo para una amplia gama de aplicaciones terrestres y espaciales ". Esta demostración de células solares basadas en InGaN transferidas en sustratos extraños, mientras que el aumento del rendimiento representa un gran avance hacia el peso ligero,aplicaciones fotovoltaicas de bajo costo y alta eficiencia ", escribieron los investigadores en su artículo.
"Usando esta técnica, podemos procesar las células solares InGaN y colocar una capa dieléctrica en la parte inferior que recolectará solo las longitudes de onda cortas", explicó Ougazzaden. "Las longitudes de onda más largas pueden pasar a través de la celda inferior. Al usar este enfoquepodemos optimizar cada superficie por separado "
Los investigadores comenzaron el proceso cultivando monocapas de nitruro de boro en obleas de zafiro de dos pulgadas usando un proceso MOVPE a aproximadamente 1.300 grados Celsius. El recubrimiento de la superficie de nitruro de boro tiene solo unos pocos nanómetros de espesor y produce estructuras cristalinas que tienen una superficie plana fuerteconexiones, pero conexiones verticales débiles.
El InGaN se adhiere al nitruro de boro con fuerzas débiles de van der Waals, permitiendo que las células solares crezcan a través de la oblea y se eliminen sin daños. Hasta ahora, las células se han eliminado del zafiro manualmente, pero Ougazzaden cree que el proceso de transferenciapodría automatizarse para reducir el costo de las células híbridas. "Ciertamente podemos hacer esto a gran escala", dijo.
Las estructuras de InGaN se colocan sobre el sustrato de vidrio con un reflector posterior y se obtiene un rendimiento mejorado. Más allá de demostrar la colocación sobre una estructura fotovoltaica existente, los investigadores esperan aumentar la cantidad de indio en sus dispositivos de despegue para aumentar la absorción de luzy aumentar el número de pozos cuánticos de cinco a 40 o 50.
"Ahora hemos demostrado todos los componentes básicos, pero ahora necesitamos desarrollar una estructura real con más pozos cuánticos", dijo Ougazzaden. "Estamos al comienzo de esta nueva aplicación de tecnología, pero es muy emocionante".
Además de Ougazzaden, el equipo de investigación incluye a los estudiantes de doctorado de Georgia Tech Taha Ayari, Matthew Jordan, Xin Li y Saiful Alam; Chris Bishop y Simon Gautier del Institut Lafayette; Suresh Sundaram, investigador de Georgia Tech Lorraine; WalidEl Huni y Yacine Halfaya del CNRS; Paul Voss, profesor asociado en la Escuela Tecnológica de Georgia de ECE; y Jean Paul Salvestrini, profesor en Georgia Tech Lorraine y profesor adjunto en la Escuela Tecnológica de Georgia de ECE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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