Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

3-D массивов полупроводниковых Nanopillars Повышение солнечных элементов в оптических Эффективность

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

Солнечный свет представляет чистый, зеленый и, несомненно, самым распространенным из всех источников энергии, и все же его потенциал остается крайне недостаточно используется.

Высокие расходы были основным deterrant для крупномасштабных приложений на основе кремния солнечных элементов. Nanopillars - плотно упакованных массивов наноразмерных оптически активных полупроводников - показали потенциал для обеспечения нового поколения относительно дешевые и масштабируемые солнечных батарей, но были затруднены вопросы эффективности. История nanopillar, однако, приняла новый поворот, и будущее этих материалов теперь выглядит ярче, чем когда-либо.

Слева находится схема массива германия nanopillar встроенных в мембраны глинозема; справа сечения СЭМ изображения пустое мембраны оксида алюминия с двойным диаметром пор; вставке германия nanopillars после роста.

"По настройке формы и геометрии высоко упорядоченных массивов nanopillar германия или сульфида кадмия, мы смогли резко повысить оптические свойства поглощения нашей nanopillars", говорит Али Javey, химика, который проводит совместные встречи с Национальной лаборатории Лоренса Беркли (Berkeley Lab) и университета Калифорнии (UC) в Беркли.

Javey, ученый с факультета наук Материалы Лаборатории Беркли дивизии и Калифорнийского университета в Беркли профессор электротехники и вычислительной техники, был на переднем крае nanopillar исследований. Он и его группа были первыми продемонстрировали технику, которая nanopillars сульфида кадмия может быть массового производства в крупных гибких модулей. В этой последней работе, они были в состоянии производить nanopillars, которые поглощают свет так же хорошо или даже лучше, чем коммерческие тонкопленочных солнечных батарей, используя гораздо меньший полупроводникового материала и без необходимости антибликовым покрытием.

"Для усиления широкополосных оптических эффективность поглощения нашей nanopillars мы использовали роман двойного диаметра структуры, которая имеет небольшой (60 нм) диаметром наконечника с минимальным отражения, чтобы больше света в, и большая (130 нм) диаметром база для максимального поглощения чтобы позволить большему количеству света преобразуется в электроэнергию ", Javey говорит. "Это двойного диаметра структуры поглощаются 99-процентов инцидент видимого света, по сравнению с 85 процентов поглощения нами ранее nanopillars, который был одинаковый диаметр по всей длине".

Теоретические и экспериментальные работы показали, что 3-D массивов полупроводниковых nanopillars - с четко определенными диаметр, длина и высота - превосходно захвата света при использовании менее половины полупроводниковых материалов, необходимых для тонкопленочных солнечных батарей, сделан из сложных полупроводников, таких как теллурида кадмия, и около одного процента от материала, используемого в солнечных элементов из объемного кремния. Но пока работа Javey и его исследовательская группа, изготовления таких nanopillars была сложная и громоздкая процедура.

Javey и его коллеги стиле их двойной nanopillars диаметром от формы они сделали в 2,5 миллиметра толщиной алюминия фольги. Двухступенчатого анодирования процесс был использован для создания массива одного микрометра глубокие поры в форму с двумя диаметрами - узкие вверху и широкие внизу. Золото частиц затем были зачислены на поры, чтобы катализировать рост полупроводниковой nanopillars.

"Этот процесс позволяет точно управлять геометрия и форма монокристаллических массивы nanopillar, без использования сложных эпитаксиальных и / или литографических процессов", Javey говорит. "На высоте всего два микрона, наши nanopillar массивы были в состоянии поглотить 99-процентов всех фотонов в диапазоне длин волн от 300 до 900 нанометров, без того, чтобы полагаться на антибликовым покрытием."

Германия nanopillars может быть настроена для поглощения инфракрасных фотонов для высокочувствительных детекторов и сульфида кадмия / теллурида nanopillars идеально подходят для солнечных батарей. Изготовление техника настолько высоко общий, Javey словам, она может быть использована с множеством других полупроводниковых материалов, а также для конкретных приложений. В последнее время он и его группа показали, что поперечное сечение части массивов nanopillar также может быть настроен предполагать конкретные фигуры - квадрат, прямоугольник или круг - просто изменив форму шаблона.

"Это создает еще одну степень контроля в оптических свойствах поглощения nanopillars", Javey говорит.

Источник: http://www.lbl.gov/

Last Update: 4. October 2011 20:59

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