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利用玻璃衬底制备新型InGaN基量子点全光谱太阳电池材料研究

批准号:
91233111
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
80.0 万元
负责人:
杨少延
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱勤生、焦春美、董向芸、张晓沛、冯玉霞、谷承艳、金东东、刘长波、李辉杰

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项目成果

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中文摘要
第三代半导体InGaN是优异高效光-电转换材料(70%以上)且耐辐照。但受限异质单晶衬底难扩大尺寸和降低成本以及常规制备工艺技术局限现有InGaN太阳电池效率极低(3%)。本项目面向国家发展低成本高效太阳电池技术需求,结合国际光电器件研发趋势和既有优势。以材料设计制备为基础,通过设计新型金属定向成核结晶层(如a-Hf)突破玻璃衬底不适合制备InGaN材料生长理论,实现大面积低成本非晶玻璃衬底与高效长寿命InGaN太阳电池材料完美结合。重视微纳结构和表面界面研究,将微纳掩模图形对玻璃衬底InGaN位错缺陷过滤作用与InGaN量子点有序可控制备工艺相结合,基于量子点中间带和多激子产生效应研制p-i-n型六角金字塔结构InGaN基量子点全光谱太阳电池原型器件(效率10%以上)。发展新型玻璃衬底InGaN基太阳电池材料体系和器件设计制备方法,为研发新一代大面积低成本高效环保太阳电池奠定理论技术基础
英文摘要
The third-generation semiconductor InGaN excellent and efficient light - electric conversion material (70%) and resistance to radiation. However, due to epitaxial growth single crystal substrate is difficult to expand the size and reduce costs as well as conventional preparation technology limitations of existing InGaN solar cell efficiency is very low (3%). The project for national development cost efficient solar cell technology combined with demand for optoelectronic devices research and development trends and existing advantages. Materials designed and prepared, through the design of new metal directional nucleation crystal layer (such as a-Hf) to break through the glass substrate is not suitable for preparation of the InGaN material growth theory, the perfect combination of a large area of low-cost amorphous glass substrate and efficient long-life InGaN solar cell materials. Emphasis on micro-nano structure and surface interface, the mask pattern as a filter of dislocation defects of glass substrate micro-and nano InGaN materials and InGaN quantum dots in an orderly controllable preparation process combining, based on the quantum dot intermediate band and multi-exciton have an effect developed p-i-n-type hexagonal pyramid structure of InGaN-based quantum dots full spectrum solar cell (efficiency 10%). Development of new glass substrate InGaN-based solar cell material systems and device design and preparation methods, and to lay the theoretical foundation for research and development of a new generation of large-area low-cost, efficient and environmentally friendly solar cells.
第三代半导体InGaN是优异高效光-电转换材料(70%以上)且耐辐照。但受限异质单晶衬底难扩大尺寸和降低成本以及常规制备工艺技术局限现有InGaN太阳电池效率极低(3%)。本项目面向国家发展低成本高效太阳电池技术需求,结合国际光电器件研发趋势和既有优势。以材料设计制备为基础,通过设计新型金属成核结晶层(如a-Zr或a-Hf)突破玻璃衬底不适合制备InGaN材料生长理论,实现大面积低成本非晶玻璃衬底与高效长寿命InGaN太阳电池材料完美结合。重视微纳结构和表面界面研究,将微纳掩模图形对玻璃衬底InGaN位错缺陷过滤作用与InGaN量子点有序可控制备工艺相结合,基于量子点中间带和多激子产生效应试制p-i-n型InGaN量子点全光谱太阳电池原型器件。取得的研究成果如下:(1)利用磁控溅射工艺实现了过渡族难熔金属a-Zr和a-Hf薄膜高度单一择优取向高质量生长;(2)利用过渡族难熔金属做为成核结晶层实现玻璃衬底上的GaN材料膜层致密高结晶质量生长;(3)利用低温钝化法和应力诱导法,采用MOCVD工艺制备得到单层和多层低In组分InGaN量子点材料,但多层InGaN量子点尺寸较大有序度较差;(4)提出了一种InGaN量子点小尺寸有序可控制备新方法;(5)提出了一种利用大尺寸GaN同质衬底和玻璃基底设计制备低成本高效环保的InGaN量子点全光谱太阳电池器件新方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Scattering due to Schottky barrier height spatial fluctuation on two dimensional electron gas in AlGaN/GaN high electron mobility transistors
AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管中二维电子气肖特基势垒高度空间涨落引起的散射
DOI: 10.1063/1.4841715
发表时间: 2013-12-02
期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子: 4
作者: [Li, Huijie, Liu, Guipeng, Wang, Zhan-Guo]
通讯作者: Wang, Zhan-Guo
Effect of the thickness of InGaN interlayer on the a-plane GaN epilayer
InGaN中间层厚度对a面GaN外延层的影响
DOI: 10.1088/1674-1056/24/2/026802
发表时间: 2015-02
期刊: Chin. Phys. B
影响因子: --
作者: [Wang Lian-Shan(汪连山), Zhang Qian (张谦), Meng Xiang-Yue(孟祥岳), Yang Shao-Yan(杨少延)]
通讯作者: Yang Shao-Yan(杨少延)
Significant quality improvement of GaN on Si(111) upon formation of an AlN defective layer
形成 AlN 缺陷层后,Si(111) 上 GaN 的质量显着提高
DOI: 10.1039/c4ce01164c
发表时间: 2014-01-01
期刊: CRYSTENGCOMM
影响因子: 3.1
作者: [Feng, Yuxia, Wei, Hongyuan, Liu, Xianglin]
通讯作者: Liu, Xianglin
Band offsets of non-polar A-plane GaN/AlN and AlN/GaN heterostructures measured by X-ray photoemission spectroscopy.
X 射线光电子能谱测量非极性 A 面 GaN/AlN 和 AlN/GaN 异质结构的能带偏移
DOI: 10.1186/1556-276x-9-470
发表时间: 2014
期刊: Nanoscale research letters
影响因子: --
作者: [Sang L, Zhu QS, Yang SY, Liu GP, Li HJ, Wei HY, Jiao CM, Liu SM, Wang ZG, Zhou XW, Mao W, Hao Y, Shen B]
通讯作者: Shen B
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    垂直结构氮化镓电力电子器件研制中的关键材料制备工艺研究
    • 批准号:
      61774147
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      70.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      杨少延
    • 依托单位:
    硅基氮化镓厚膜制备中的大失配应力调控方法与机制研究
    • 批准号:
      60976008
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      46.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      杨少延
    • 依托单位:
    生长温度周期调制的MOCVD法制备p型ZnO薄膜研究
    • 批准号:
      60776015
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      32.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      杨少延
    • 依托单位:
    GaN与ZnO异质外延中的Si基协变超薄中间层研究
    • 批准号:
      60506002
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      23.0万元
    • 批准年份:
      2005
    • 负责人:
      杨少延
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金