le Schiere 3-D del Semiconduttore Nanopillars Migliorano le Pile Solari nel Risparmio Di Temi Ottico

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

La Luce Solare rappresenta il più pulito, più verde e di gran lunga il più abbondante di tutte le fonti di energia, ma il suo potenziale rimane doloroso poco usato.

Gli Alti costi sono stati un maggiore deterrant alle applicazioni su grande scala alle delle pile solari basate a silicio. Nanopillars - schiere densamente imballate del nanoscale dei semiconduttori otticamente attivi - ha indicato il potenziale per fornire ad una generazione seguente di pile solari relativamente economiche ed evolutive, ma è stato ostacolato dalle emissioni di risparmio di temi. La storia nanopillar, tuttavia, ha catturato una nuova torsione ed il futuro per questi materiali ora sembra più luminoso che mai.

A Sinistra è un disegno schematico di una schiera nanopillar del germanio inclusa in membrana dell'allumina; a destra sono le immagini a sezione trasversale di SEM di una membrana in bianco dell'allumina con i pori del doppio-diametro; l'inserzione mostra i nanopillars del germanio dopo la crescita.

“Sintonizzando la forma e la geometria delle schiere nanopillar altamente ordinate di germanio o del solfuro di cadmio, abbiamo potuti drasticamente migliorare i beni di assorbimento ottico dei nostri nanopillars,„ dice Ali Javey, un chimico che tiene le nomine unite con il Laboratorio Nazionale di Lawrence Berkeley (Laboratorio di Berkeley) e l'Università di California (UC) a Berkeley.

Javey, uno scienziato della facoltà con Divisione di Scienze dei Materiali del Laboratorio di Berkeley ed il professor di Uc Berkeley di ingegneria elettrica e dell'informatica, è stato alla prima linea della ricerca nanopillar. Lui ed il suo gruppo erano il primo per dimostrare una tecnica da cui i nanopillars del solfuro di cadmio possono essere prodotti in serie in moduli flessibili su grande scala. In questo ultimo lavoro, potevano produrre i nanopillars che assorbono l'indicatore luminoso pure o persino migliorano che le pile solari di sottili pellicole commerciali, usando molto materiale a semiconduttore e senza l'esigenza del rivestimento anti-riflettente.

“Per migliorare il risparmio di temi a banda larga di assorbimento ottico dei nostri nanopillars abbiamo usato una struttura novella del doppio-diametro che caratterizza un piccolo (suggerimento del diametro di 60 nanometri) con la riflessione minima per concedere più indicatore luminoso dentro e una grande (base del diametro di 130 nanometri) affinchè assorbimento massimo permettessero a più indicatore luminoso di essere convertiti in elettricità,„ Javey dice. “Questa struttura del doppio-diametro ha assorbito 99 per cento dell'indicatore luminoso visibile di incidente, confrontati ai 85 per cento di assorbimento dai nostri nanopillars più in anticipo, che hanno avuti lo stesso diametro sulla loro intera lunghezza.„

Gli impianti Teorici e sperimentali hanno indicato che le schiere 3-D dei nanopillars a semiconduttore - con il diametro, la lunghezza ed il passo ben definiti - eccellono all'indicatore luminoso dell'intrappolamento mentre usando di meno che la metà del materiale a semiconduttore hanno richiesto per le pile solari di sottili pellicole hanno fatto dei semiconduttori composti, quale il tellururo di cadmio e circa le un-percentuali del materiale utilizzato in pile solari fatte da silicio in serie. Ma fino al lavoro di Javey e del suo gruppo di ricerca, da costruzione tali nanopillars era una procedura complessa ed ingombrante.

Javey ed i suoi colleghi hanno adattato i loro nanopillars doppi del diametro dalle muffe che hanno fatto nella stagnola millimetro-spessa dell'allumina 2,5. Un trattamento in due tappe dell'anodizzazione è stato usato per creare una schiera dei pori profondi di un micrometro nella muffa con i diametri doppi - limiti alla cima e vasto al fondo. Le particelle dell'Oro poi sono state depositate nei pori per catalizzare la crescita dei nanopillars a semiconduttore.

“Questo trattamento permette al controllo fine sopra la geometria e la forma del nanopillar monocristallino allinea, senza l'uso dei trattamenti epitassiali e/o litografici complessi,„ Javey dice. “Ad un'altezza di soltanto due micron, le nostre schiere nanopillar potevano assorbire 99 per cento di tutti i fotoni che variano nelle lunghezze d'onda fra 300 - 900 nanometri, senza dovere contare su tutti i rivestimenti anti-riflettenti.„

I nanopillars del germanio possono essere sintonizzati per assorbire i fotoni infrarossi per i rivelatori altamente sensibili e i nanopillars del solfuro di cadmio/tellururo sono ideali per le pile solari. La tecnica di montaggio è così altamente generica, Javey dice, potrebbe essere usata con numeroso altri materiali a semiconduttore pure per le applicazioni specifiche. Recentemente, lui ed il suo gruppo hanno dimostrato che la parte a sezione trasversale delle schiere nanopillar può anche essere sintonizzata per presupporre semplicemente le forme specifiche - quadrato, rettangolo o cerchio - cambiando la forma del modello.

“Questo presenta ancora un altro grado di controllo nei beni di assorbimento ottico dei nanopillars,„ Javey dice.

Sorgente: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 19:35

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