सेमीकंडक्टर nanopillars के 3-D Arrays ऑप्टिकल क्षमता में सौर कोशिकाओं बढ़ाएँ

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

धूप साफ, greenest और और दूर दूर तक सभी ऊर्जा स्रोतों के सबसे प्रचुर मात्रा में है, और अभी तक इसकी क्षमता बुरी तरह बनी हुई है कम उपयोग का प्रतिनिधित्व करता है.

उच्च लागत सिलिकॉन आधारित सौर कोशिकाओं के बड़े पैमाने पर आवेदन करने के लिए एक प्रमुख deterrant किया गया है. घनी अर्धचालकों ऑप्टिकली सक्रिय nanoscale arrays के पैक - nanopillars अपेक्षाकृत सस्ते और परिमाप्य सौर कोशिकाओं की एक अगली पीढ़ी को प्रदान करने के लिए क्षमता है दिखाया है, लेकिन मुद्दों दक्षता द्वारा बाधा उत्पन्न किया गया है. nanopillar कहानी है, तथापि, एक नया मोड़ ले लिया है और इन सामग्रियों के लिए भविष्य अब पहले की तुलना में उज्जवल दिखता है.

बाईं ओर एक जर्मेनियम nanopillar एल्यूमिना झिल्ली में एम्बेडेड सरणी के एक योजनाबद्ध है, इनसेट से पता चलता वृद्धि के बाद जर्मेनियम nanopillars, दाईं तरफ के पार के अनुभागीय दोहरे व्यास pores के साथ एक खाली एल्यूमिना झिल्ली की SEM छवियों हैं.

"ट्यूनिंग और अत्यधिक आदेश दिया जर्मेनियम या कैडमियम सल्फाइड की nanopillar arrays के की आकृति ज्यामिति, हम काफी हमारे nanopillars ऑप्टिकल अवशोषण गुणों को बढ़ाने के लिए सक्षम किया गया है" अली Javey, एक रसायनज्ञ जो लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला के साथ संयुक्त धारण नियुक्तियों का कहना है (बर्कले लैब) और कैलिफोर्निया के बर्कले में विश्वविद्यालय (यूसी).

Javey, बर्कले लैब है सामग्री प्रभाग विज्ञान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान की एक UC बर्कले के प्रोफेसर के साथ एक संकाय वैज्ञानिक, nanopillar अनुसंधान के मामले में सबसे आगे किया गया है. वह और उसके समूह के लिए एक तकनीक है जिसके द्वारा कैडमियम सल्फाइड nanopillars बड़े पैमाने पर उत्पादन बड़े पैमाने पर लचीला मॉड्यूल में किया जा सकता है प्रदर्शित करने के लिए पहले थे. इस नवीनतम काम में, वे nanopillars है कि प्रकाश के रूप में अच्छी तरह से या वाणिज्यिक पतली फिल्म सौर कोशिकाओं, अब तक कम अर्धचालक पदार्थ का उपयोग की तुलना में और विरोधी चिंतनशील कोटिंग के लिए आवश्यकता के बिना भी बेहतर अवशोषित का उत्पादन करने में सक्षम थे.

"व्यापक बैंड हमारे nanopillars ऑप्टिकल अवशोषण क्षमता बढ़ाने के लिए हम एक उपन्यास दोहरे व्यास संरचना है कि एक छोटे से (60 नैनोमीटर) न्यूनतम reflectance के साथ व्यास टिप सुविधाओं के लिए और अधिक में प्रकाश की अनुमति, और एक बड़े व्यास (130 नैनोमीटर) के लिए आधार का इस्तेमाल अधिक से अधिक करने के लिए और अधिक प्रकाश को बिजली में परिवर्तित किया जा सक्षम अवशोषण Javey, "कहते हैं. "इस दोहरे व्यास संरचना घटना दृश्य प्रकाश के 99 प्रतिशत अवशोषित, हमारे पहले nanopillars, जो अपनी पूरी लंबाई के साथ एक ही व्यास द्वारा 85 प्रतिशत अवशोषण की तुलना में."

सैद्धांतिक और प्रायोगिक कार्य से पता चला है कि अर्धचालक nanopillars के 3 - डी arrays - अच्छी तरह से परिभाषित व्यास, लंबाई, और पिच के साथ - जबकि आधे से भी कम अर्धचालक पतली फिल्म सौर कोशिकाओं के लिए यौगिक अर्धचालकों बनाया आवश्यक सामग्री का उपयोग कर प्रकाश को फँसाने में उत्कृष्टता, ऐसे के रूप में कैडमियम Telluride, और थोक सिलिकॉन से बना सौर कोशिकाओं में इस्तेमाल सामग्री के एक प्रतिशत के बारे में. लेकिन जब तक Javey और अपने शोध समूह का काम है, ऐसे nanopillars fabricating एक जटिल और बोझिल प्रक्रिया थी.

Javey और उनके सहयोगियों ने नए नए साँचे वे 2.5 मिलीमीटर मोटी एल्यूमिना पन्नी में बनाया से उनके दोहरे व्यास nanopillars जमाने. एक दो कदम प्रक्रिया anodization मोल्ड में एक सुक्ष्ममापी गहरी pores के एक दोहरी diameters के साथ सरणी बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया था - पर संकीर्ण ऊपर और नीचे में व्यापक है. सोने के कणों तो है pores में अर्धचालक nanopillars के विकास को उत्प्रेरित करने के लिए जमा थे.

"इस प्रक्रिया को जटिल epitaxial और / या lithographic प्रक्रियाओं के उपयोग के बिना ज्यामिति और एकल क्रिस्टलीय nanopillar arrays के आकार पर ठीक नियंत्रण सक्षम बनाता है" Javey कहते हैं. "केवल दो microns की ऊंचाई पर, हमारे nanopillar arrays के किसी भी विरोधी चिंतनशील कोटिंग्स पर भरोसा करने के लिए बिना सभी 300 के बीच 900 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य में लेकर फोटॉनों के 99 प्रतिशत, को अवशोषित करने में सक्षम थे."

जर्मेनियम nanopillars अत्यधिक संवेदनशील डिटेक्टरों के लिए अवरक्त photons अवशोषित करने के लिए tuned किया जा सकता है, और कैडमियम सल्फाइड / Telluride nanopillars सौर कोशिकाओं के लिए आदर्श होते हैं. निर्माण तकनीक इतनी अत्यधिक सामान्य है Javey कहते हैं, यह कई अन्य अर्धचालक पदार्थों के साथ के रूप में अच्छी तरह से विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. हाल ही में, वह और उसके समूह का प्रदर्शन किया है कि nanopillar arrays के पार के अनुभागीय भाग भी विशिष्ट आकार ग्रहण देखते जा सकता है - बस टेम्पलेट के आकार बदलकर - वर्ग, आयत, या वृत्त.

"यह अभी तक nanopillars के ऑप्टिकल अवशोषण गुण में नियंत्रण के एक डिग्री प्रस्तुत" Javey कहते हैं.

स्रोत: http://www.lbl.gov/

Last Update: 7. October 2011 06:35

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