Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Technical Sales Solutions - 5% off any SEM, TEM, FIB or Dual Beam

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

3-D Arrays af Semiconductor Nanopillars Enhance Solar Cells i optiske Effektivitet

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

Sollys er den reneste og grønneste og langt mest udbredte af alle energikilder, og alligevel er dets potentiale forbliver sørgeligt underudnyttet.

Høje omkostninger er blevet en stor deterrant til den store anvendelser af silicium-baserede solceller. Nanopillars - tætpakkede nanoskala arrays af optisk aktive halvledere - har vist potentiale for at skabe en næste generation af relativt billige og skalerbar solceller, men har været hæmmet ved effektivitet spørgsmål. Den nanopillar Historien har imidlertid taget en ny drejning, og fremtiden for disse materialer ser nu lysere end nogensinde.

Til venstre er en skematisk af en germanium nanopillar vifte indlejret i aluminiumoxid membran, til højre er tværsnitsareal SEM billeder af en tom aluminiumoxid membran med dual-diameter porer; inset viser germanium nanopillars efter vækst.

"Ved tuning form og geometri af højt bestilt nanopillar arrays af germanium eller cadmium sulfid, har vi været i stand til drastisk at øge den optiske absorption egenskaber af vores nanopillars," siger Ali Javey, en kemiker, der har fælles aftaler med Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) og University of California (UC) på Berkeley.

Javey, et fakultet videnskabsmand med Berkeley Lab materialevidenskab Division og en UC Berkeley professor i elektroteknik og datalogi, har været på forkant med nanopillar forskning. Han og hans gruppe var de første til at demonstrere en teknik, som cadmium sulfid nanopillars kan masseproduceres i store fleksible moduler. I denne seneste arbejde, var de i stand til at producere nanopillars, der absorberer lys så godt eller endda bedre end kommercielle tynd-film solceller, bruger langt mindre halvledermateriale og uden behov for anti-reflekterende coating.

"For at styrke den brede-bandet optisk absorption effektiviteten af ​​vores nanopillars brugte vi en ny dual-diameter struktur, der har en lille (60 nanometer) diameter spids med minimal refleksionskoefficient at give mere lys i, og en stor (130 nanometer) diameter base for maksimal absorption til at sætte mere lys, der skal omdannes til elektricitet, "Javey siger. "Denne dobbelte diameter struktur absorberet 99-procent af hændelsen synligt lys, sammenlignet med de 85 procent absorption af vores tidligere nanopillars, som havde den samme diameter i hele deres længde."

Teoretisk og eksperimenterende værker har vist, at 3-D systemer af halvleder nanopillars - med en veldefineret diameter, længde og hældning - Excel til at fange lys, mens du bruger mindre end halvdelen af ​​halvleder materiale, der kræves for tynd-film solceller lavet af sammensatte halvledere, såsom som cadmium Telluride, og omkring en procent af det materiale, der anvendes i solceller lavet af bulk silicium. Men indtil arbejdet med Javey og hans forskergruppe, opdigte sådan nanopillars var en kompleks og besværlig procedure.

Javey og hans kolleger gammeldags deres dobbelte diameter nanopillars fra forme de gjorde i 2,5 millimeter tykt aluminium folie. En to-trins eloxering proces blev brugt til at skabe en række af én mikrometer dybe porer i formen med dobbelt diameter - smal foroven og bred forneden. Guldpartikler blev derefter deponeret i porerne til at katalysere væksten af ​​halvleder nanopillars.

"Denne proces giver fin kontrol over geometri og form af enkelt-krystallinske nanopillar arrays, uden brug af komplekse epitaksiale og / eller litografiske processer," Javey siger. "I en højde på kun to mikrometer, blev vores nanopillar arrays i stand til at absorbere 99-procent af alle fotoner spænder i bølgelængder mellem 300 til 900 nanometer, uden at påberåbe sig nogen anti-reflekterende belægninger."

Den germanium nanopillars kan tunes til at absorbere infrarød fotoner for meget følsomme detektorer, og cadmium sulfid / Telluride nanopillars er ideelle til solceller. Den fabrikation teknik er så meget generisk, Javey siger, den kunne bruges med en lang række andre halvledermaterialer samt til specifikke applikationer. For nylig, han og hans gruppe viste, at den tværgående del af nanopillar arrays også kan indstilles til at påtage sig bestemte former - kvadrat, rektangel eller en cirkel - blot ved at ændre formen af ​​skabelonen.

"Dette viser endnu en grad af kontrol i det optiske absorption egenskaber nanopillars," Javey siger.

Kilde: http://www.lbl.gov/

Last Update: 8. October 2011 07:23

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit