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반도체 Nanopillars의 3 차원 배열은 광학 효율성 태양 전지를 강화

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

햇빛이 깨끗한, greenest 아직 멀리 떨어져 대부분의 모든 에너지 자원의 풍부하고, 그 잠재력이 아래 - 활용 woefully 유지를 나타냅니다.

높은 비용은 실리콘 기반 태양 전지의 대규모 응용 프로그램에 주요 deterrant을하고 있습니다. Nanopillars - 밀도가 높은 광학 활성 반도체 nanoscale 배열을 포장은 - 상대적으로 저렴하고 확장 가능한 태양 전지의 차세대를 제공하는 잠재력을 보여주지만, 효율성 문제에 의해 방해되었다. nanopillar 이야기하지만, 새로운 트위스트를 촬영하고이 자료에 대한 미래는 지금 그 어느 때보다 밝아 보입니다.

왼쪽에있는 알루미나 막에 포함된 게르마늄 nanopillar 배열의 개략도이며 성장 후 삽입 보여주는 게르마늄의 nanopillars, 오른쪽에있는 이중 직경 모공과 빈 알루미나 막의 교차 단면 SEM 이미지입니다.

"조정으로 게르마늄이나 카드뮴 황화물의 높은 주문한 nanopillar 배열의 모양과 기하학, 우리는 크게 우리 nanopillars의 광 흡수 특성을 향상 할 수있다"알리 Javey, 로렌스 버클리 국립 연구소와 공동 약속을 보유하고 화학자는 말합니다 (버클리 연구소)와 버클리 캘리포니아 대학 (UC).

Javey 버클리 연구소의 재료 과학 사업부 전기 공학 및 컴퓨터 과학의 UC 버클리 교수와 교수 과학자, nanopillar 연구의 선두되었습니다. 그와 그의 그룹은 카드뮴 황화물의 nanopillars는 대규모 유연한 모듈 대량 생산할 수있는 기술을 보여주는 가장 먼저했다. 이 최신 작품에서, 그들은뿐만 아니라 심지어는 훨씬 적은 반도체 재료를 사용하여 상업용 박막 태양 전지보다 및 안티 - 반사 코팅을위한 필요없이 더 빛을 흡수 nanopillars을 만들 수있었습니다.

"우리 nanopillars의 넓은 대역 광 흡수 효율을 향상시키기 위해 우리는 더 빛을 수 있도록 최소의 반사율을 가진 소형 (60 나노미터) 직경 팁 특징 소설 듀얼 지름 구조, 대형 (130 나노미터) 직경베이스를 사용 전기에 변환이 더 빛을 수 있도록 최대한의 흡수는 "Javey는 말합니다. "이 듀얼 지름 구조는 전체 길이를 따라 동일한 직경을했다 우리의 이전 nanopillars에 의해 85 %의 흡수에 비해, 사고 가시 광선의 99 %를 흡수."

이론 및 실험 작품을 보여주되는 반도체 nanopillars의 3 차원 배열 - 잘 정의된 직경, 길이 및 음조와 함께 - 화합물 반도체로 만든 박막 태양 전지에 필요한 이하 절반 이상 반도체 재료를 사용하는 동안 빛을 트래핑에서 엑셀, 등 카드뮴 텔라이드에으​​로서, 벌크 실리콘으로 만든 태양 전지에 사용되는 재료의 1 %를 해요. 그러나 때까지 같은 nanopillars을 fabricating Javey와 그의 연구 그룹의 작업은 복잡하고 성가신 절차를했습니다.

Javey와 그의 동료들은 2.5 밀리미터 두께의 알루미나 호일에서 만들어진 금형으로부터 이중 직경 nanopillars를 만들 었지. 두 단계 anodization 프로세스는 이중 직경과 금형에 한 마이크로 미터 깊은 모공의 배열 생성하는 데 사용되었다 - 좁은에서를 상단과 하단에있는 넓은. 골드 입자가 다음 반도체 nanopillars의 성장을 catalyze하는 모공로 입금했습니다.

"이 과정은 복잡 에피택셜 및 / 또는 리소그래피 프로세스를 사용하지 않고, 기하학 및 단일 결정 nanopillar 배열의 형태 이상의 미세 제어를 가능하게,"Javey는 말합니다. "두 마이크론의 높이에, 우리 nanopillar 배열은 안티 - 반사 코팅에 의존하지 않고 300 사이에서 900 나노미터에 파장에 이르기까지 모든 광자의 99 %를, 흡수 수 있었다."

게르마늄의 nanopillars은 매우 민감한 감지기에 대한 적외선 광자를 흡수하기 위해 조정하며, 카드뮴 황화물 / 텔라이드에 nanopillars은 태양 전지에 적합하실 수 있습니다. 제조 기술이 이렇게 매우 일반적인 것입니다, Javey은 말합니다, 그것은 수많은 다른 반도체 재료뿐만 아니라 특정 애플 리케이션에 사용될 수 있습니다. 최근, 그는 그의 그룹은 nanopillar 배열의 교차 단면 부분도 구체적인 모양을 생각하고 조정 수 시연 - 사각형, 직사각형 또는 원형 - 간단하게 템플릿의 모양을 변경하여.

"이것은 nanopillars의 광 흡수 특성의 제어 또 다른 학위를 제공"Javey는 말합니다.

출처 : http://www.lbl.gov/

Last Update: 10. October 2011 04:51

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