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O Futuro para Nanopillars Olha Agora Mais Brilhante Do Que Nunca

Published on November 16, 2010 at 6:09 PM

A Luz Solar representa o mais limpo, mais verde e de longe o mais abundante de todas as fontes de energia, no entanto seu potencial permanece woefully pouco utilizado. Os custos Altos foram um major deterrant às aplicações em grande escala de células solares silicone-baseadas.

Nanopillars - disposições densa embaladas do nanoscale de semicondutores óptica activos - mostrou o potencial para fornecer uma próxima geração de células solares relativamente baratas e evolutivas, mas foi impedido por edições da eficiência. A história nanopillar, contudo, tomou uma torção nova e o futuro para estes materiais olha agora mais brilhante do que nunca.

À Esquerda um diagrama esquemático de uma disposição nanopillar do germânio encaixada em uma membrana da folha da alumina; à direita são as imagens de secção transversal de SEM de uma membrana vazia da alumina com poros do duplo-diâmetro; inserir mostra nanopillars do germânio após o crescimento. (Cortesia de Imagens de Ali Javey)

“Ajustando a forma e a geometria de disposições nanopillar altamente pedidas de sulfureto do germânio ou de cádmio, nós pudemos aumentar dràstica as propriedades da absorção óptica de nossos nanopillars,” diz Ali Javey, um químico que guardare nomeações comum com o Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley (Laboratório de Berkeley) e a Universidade Da California (UC) em Berkeley.

Javey, um cientista da faculdade com Divisão de Ciências dos Materiais do Laboratório de Berkeley e um professor de Uc Berkeley da engenharia elétrica e da informática, estiveram no pelotão da frente da pesquisa nanopillar. E seu grupo eram o primeiro para demonstrar uma técnica por que os nanopillars do sulfureto de cádmio podem ser produzidos em massa nos módulos flexíveis em grande escala. Nisto o trabalho o mais atrasado, podiam produzir os nanopillars que absorvem a luz também ou mesmo a melhoram do que células solares de fita fina comerciais, usando distante menos material do semicondutor e sem a necessidade para o revestimento anti-reflexivo.

“Para aumentar a eficiência de faixa larga da absorção óptica de nossos nanopillars nós usamos uma estrutura nova do duplo-diâmetro que caracterizasse (uma ponta pequena do diâmetro de 60 nanômetros) com reflectância mínima para reservar dentro mais luz, e uma grande (base do diâmetro de 130 nanômetros) para que a absorção máxima permita mais luz de ser convertida na electricidade,” Javey diz. “Esta estrutura do duplo-diâmetro absorveu 99 por cento da luz visível do incidente, comparados aos 85 por cento da absorção por nossos nanopillars mais adiantados, que tiveram o mesmo diâmetro ao longo de seu comprimento inteiro.”

Os trabalhos Teóricos e experimentais mostraram que as disposições 3-D de nanopillars do semicondutor - com diâmetro, comprimento e passo bem definidos - primam na luz da caça com armadilhas ao usar menos do que a metade do material do semicondutor exigiram para células solares de fita fina fizeram de semicondutores compostos, tais como o telluride de cádmio, e sobre um-por cento do material usado nas células solares feitas do silicone maioria. Mas até o trabalho de Javey e de seu grupo de investigação, fabricar tais nanopillars era um procedimento complexo e incómodo.

Javey e seus colegas formaram seus nanopillars duplos do diâmetro dos moldes que fez na folha milímetro-grossa da alumina 2,5. Um processo da anodização do pas-de-deux foi usado para criar uma disposição de poros profundos de um micrômetro no molde com os diâmetros duplos - reduza na parte superior e largo na parte inferior. As partículas do Ouro foram depositadas então nos poros para catalisar o crescimento dos nanopillars do semicondutor.

“Este processo permite o controle fino sobre a geometria e a forma do nanopillar monocristalino põe, sem o uso de processos epitaxial e/ou litográficos complexos,” Javey diz. “Em uma altura de somente dois mícrons, nossas disposições nanopillar podiam absorver 99 por cento de todos os fotão que variam nos comprimentos de onda entre 300 a 900 nanômetros, sem ter que confiar em todos os revestimentos anti-reflexivos.”

Os nanopillars do germânio podem ser ajustados para absorver os fotão infravermelhos para detectores altamente sensíveis, e os nanopillars do sulfureto/telluride de cádmio são ideais para células solares. A técnica da fabricação é tão altamente genérica, Javey diz, ele poderia ser usada com numeroso outros materiais do semicondutor também para aplicações específicas. Recentemente, e seu grupo demonstraram que a parcela de secção transversal das disposições nanopillar pode igualmente ser ajustada para supr simplesmente formas específicas - quadrado, retângulo ou círculo - mudando a forma do molde.

“Isto apresenta contudo um outro grau de controle nas propriedades da absorção óptica dos nanopillars,” Javey diz.

A pesquisa nanopillar do duplo-diâmetro de Javey foi financiada parcialmente através do Centro do National Science Foundation de Sistemas Integrated Nanomechanical (COINS) e através dos fundos do Laboratório LDRD de Berkeley.

Um papel que descreve esta pesquisa aparece em linha nas Letras NANO do jornal sob o título “Disposições Pedidas do Duplo-Diâmetro Nanopillars para a Absorção Óptica Maximized.” Co-Sendo o autor do papel com Javey eram Ventilador de Zhiyong, Rehan Kapadia, Leu de Paul, Xiaobo Zhang, Yu-Lun Chueh, Kuniharu Takei, Kyoungsik Yu, Arash Jamshidi, Asghar Rathore, Daniel Ruebusch e Ming Wu.

Last Update: 11. January 2012 18:41

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