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最近美国国家再生能源实验室 （NREL）改良过去半导体材料磊晶制程，除了将砷化镓制造速度提高 20 倍，也研制出转换效率达 25% 的太阳能板，更有机会将三五族（III-V）太阳能成本降至每瓦 0.2 到 0.8 美元。
三五族化合物半导体是由元素周期表中三族的铝、镓、铟及五族的氮、磷、砷等元素所构成，由于优异的光电特性，常用于 LED、通讯与太阳能，像是磷化铟镓、砷化镓等便是太阳能领域的佼佼者，最高转换效率已突破 43.5%，然而三五族太阳能成本高、制程难，我们只能在卫星、无人机等利基市场上看到它们的身影。
其中有机金属气相磊晶（MOVPE）是常见的太阳能电池制程，透过有机金属气体在基板上成长半导体薄膜。而 MOVPE 关键设备为反应室，首先芯片会在里面被加热到 1,000°C 以上，之后透过载体气流将金属有机物输送进反应室，金属有机物遇到高温产生反应后沉积，形成晶体，过程快速且允许大量制作。
只不过参数不易控制，难以精准调整有机金属气体分子喷出来的量，因此磊晶过程相当耗时，生长速度大约每小时 15 微米。对此 NREL 决定换一种方法试试，他们改良 50 年历史的氢化物气相磊晶法（HVPE），该技术是用金属催化的方式成长晶型，磊晶速度较快，NREL 科学家开发出设有两个反应室的 HVPE 机台，用两个反应室进行不同的化学沉积，并称之为动态氢化物气相磊晶法（D-HVPE）。
与 MOVPE 制程相比，D-HVPE 能以每小时 320 微米的速度生长砷化镓半导体层，以及每小时 206 微米速度生长的磷化铟镓，速度最快提高 20 倍，除此之外，也可以省下许多化学反应所需的昂贵前体材料。
目前团队已经透过 D-HVPE 技术制造出转换效率达 25% 的太阳能电池，预计能再将效率提高至 27%，并放眼超越 MOVPE 的 29％。NREL 科学家 Kevin Schulte 表示，为了达成目标，团队还要持续改良。
NREL 战略能源分析中心 Kelsey Horowitz 表示，随着进一步最佳化技术和商业化量产，三五族太阳能电池的制造成本有望降至每瓦 0.2 到 0.8 美元。
该团队希望能研发出制造速度大为提高，太阳能效率也相同，甚至超越过去的技术，过去 MOVPE 技术在 1970 年时取代 HVPE，未来说不定某天，新一代的 D-HVPE 能超越 MOVPE 制程。目前研究已发表在《Nature Communications》。
Source：科技新报
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