단파장 응답이 향상된 InP 나노와이어 태양전지

Hokkaido University와 JST(Japan Science and Technology Agency)의 과학자들이 300~570 nm 범위의 단파장에서 내부 양자 효율이 벌크 InP 기반 소자 보다 좋은 InP 나노와이어 태양전지 구조를 개발했다. 

InP 나노와이어는 p형 도핑의 단일 프로파일을 갖고 있는데 광전지 접합은 투명전극 ITO을 더 증착하면서 생긴다. p-InP/n-InP 접합 보다 단지 p-InP로만 나노와이어를 성장시킴으로써 잠재적으로 더 제어가능하고 더 싸게할 수 있다. 

p형 InP 나노와이어는 p형 InP 기판위에 SA-MOVPE을 사용해서 성장되었다. selective-area 마스크은 1.2 mm×1.2 mm 면적에 400 nm 피치의 삼각형 어레이에 있는 200 nm 지름의 홀이 있는 20 nm 두께의 SiO2로 이루어져 있다. 

마스크의 홀 바깥으로 나노와이어가 성장한 후 benzocyclobutene(BCB)을 스핀-코팅했다. 

ITO는 rf 스퍼터링에 의해 BCB에 노출된 나노와이어 끝에 증착되었다. 

U 형태의 금속 전극은 ITO 위에 Ag로 이루어져 있고 기판 후면에 Au-Sn이 있다. 

연구자들은 ITO가 표면 근처에 n+ 영역을 형성하여 매몰(buried) n+/p 호모접합을 한다고 믿는다. 

AM1.5G 광조사에서, Voc 0.436 V, Jsc 24.8 mA/cm2, FF 0.682, η 7.37 % 이다. 참고로 평면 ITO/InP 태양전지는 18.9%의 효율을 지닌다. 

소자의 활성 영역의 82%가 나노와이어 사이의 공간인점을 감안하면 Jsc는 꽤 높은데 이는 강화된 광흡수와 반사 방지 효과의 결합의 결과이다. 

400~750 nm 범위에서 내부 양자 효율은 80%보다 크다 특히, 490 nm에서 내부 양자 효율이 0.943으로 무척 높다.  

참고: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2014/JAN/JST_070114.shtml