as-grown InGaN 태양전지의 성능 향상시키기

프랑스의 과학자들이 InGaN 다중 양자우물에 기반한 태양전지를 발표했다. 그 태양전지는 2%의 효율을 달성했다. 

이 효율로는 상업성은 없지만 태양광 스펙트럼에 대한 전력 변환 성능을 최적화하기 위해 다중 접합을 이용하는 그러한 구조를 개발하는 것은 흥미가 있다. 

그들의 연구는 기존의 InGaN 기반 태양전지의 연구와 다른데 InGaN에 대해 전면 또는 후면 코팅과 표면 처리를 하지 않았고 단지 InGaN/GaN 다중 양자우물(multiple quantum wells, MQWs) 구조의 기여만이 효율에 고려되었다. 

이 소자는 사파이어(Al2O3)위에 MOCVD을 이용하여 만들어졌다. Si이 도핑된 n형 GaN(GaN:Si) 버퍼는 3.2 nm 두께의 6✕10^19/cm3의 캐리어 밀도와 10 nm 두께의  2✕10^19/cm3로 강하게 도핑된 영역으로 이루어져 있다. MQW는 GaN가 배리어로 있는 15 또는 30 층의 InGaN로 이루어져 있다. Mg가 도핑된 p형  GaN(GaN:Mg)는 7✕10^16/cm3으로 도핑되었다. 

01.과 0.19의 인듐 함량일때 MQW의 cut-offs의 파장은 각각 380과 465 nm이다. 이 값은 순수한 GaN의 cut-offs 파장으로 부터 적색 이동(red-shifted)된 것이다. 

1 sun 복사하에서 인듐 함량 0.19이고 우물의 개수가 15개인 소자에서 가장 높은 2%의 효율을 얻었다. 

낮은 인듐 함량의 소자는 더 짧은 파장에서 cut-off가 일어나기 때문에 불리하지만 태양광 스펙트럼의 대부분이 더 긴 파장쪽으로 편중되어 있다는 것을 고려할 필요가 있다. 

하지만 높은 인듐 함량의 소자는 약 3배 높은 직렬 저항과 누설을 막는 병렬 저항이 더 낮다.  

참고: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2014/MAR/CEA_250314.shtml