SBIR Phase I: Low-Cost Monolithic Semiconductor Structures for Photovoltaic/Photoelectrolysis Splitting of Water for Hydrogen Generation

SBIR 第一阶段:用于光伏/光电解水分解制氢的低成本单片半导体结构

基本信息

  • 批准号:
    9960490
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2000-01-01 至 2000-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovative Research Phase I Project will explore, demonstrate, and develop cost-effective designs and production technologies for semiconductor monolithic photovoltaic/photoelectrochemical (PV-PEC) devices for hydrogen production. This work is motivated by the recent report of a 12.5% efficient laboratory device made by metalorganic chemical vapor deposition on a single-crystal GaAs substrate. It is estimated that an order of magnitude cost reduction is necessary to make this technology economic. This approach is based on selective epitaxial growth of III-V compound semiconductors by simple closed-spaced vapor transport and solution growth processes on a large-grain polycrystalline silicon sheet material. Cells based on heteroepitaxy of GaAs, InP, InGaP and GaN on polycrystalline silicon will be evaluated. The simple structure of PV-PEC cells relative to other semiconductor devices such as transistors, photodiodes, lasers, and LEDs, makes the proposed selective epitaxy process especially advantageous in achieving high material quality at low cost with high-throughput processing. This approach will yield the needed cost reductions without significantly sacrificing performance.This is a moderate- to high-risk payoff project that seeks an economically viable, clean, renewable process for hydrogen generation.
该小型企业创新研究第一阶段项目将探索、演示和开发用于制氢的半导体单片光伏/光电化学(PV-PEC)装置的经济高效的设计和生产技术。 这项工作的动机是最近报道了一种通过在单晶 GaAs 衬底上进行金属有机化学气相沉积制成的效率为 12.5% 的实验室设备。 据估计,要使这项技术经济化,成本必须降低一个数量级。 该方法基于 III-V 族化合物半导体的选择性外延生长,通过简单的封闭空间蒸汽传输和溶液生长工艺在大晶粒多晶硅片材料上进行。 将评估基于多晶硅上的 GaAs、InP、InGaP 和 GaN 异质外延的电池。 相对于晶体管、光电二极管、激光器和 LED 等其他半导体器件,PV-PEC 电池的结构简单,使得所提出的选择性外延工艺在以低成本和高通量处理实现高材料质量方面特别有利。 这种方法将在不显着牺牲性能的情况下实现所需的成本降低。这是一个中等到高风险的回报项目,旨在寻求一种经济可行、清洁、可再生的制氢工艺。

项目成果

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