三维一些半导体 Nanopillars 提高在光学效率的太阳能电池

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

阳光表示最干净,最绿色和绝对地最丰富所有能源,仍然其潜在悲惨依然是利用不足。

高费用是少校 deterrant 对基于硅的太阳能电池的大规模应用。 Nanopillars - 光学上有效的半导体密集地被包装的 nanoscale 列阵 - 显示了在提供相对地便宜和可升级的太阳能电池的下一代的潜在,但是由效率问题阻碍了。 这个 nanopillar 故事,然而,采取了新的转弯,并且这些材料的远期现在看起来明亮。

在左边是在氧化铝膜埋置的锗 nanopillar 列阵的概要; 在右边是一个空白氧化铝膜的横截 SEM 图象有双重直径毛孔的; 插页在增长以后显示锗 nanopillars。

“通过调整高度被定购的 nanopillar 一些形状和几何锗或硫化镉,我们能激烈地提高我们的 nanopillars 光学吸收属性”的化学家说阿里 Javey,暂挂与劳伦斯伯克利国家实验室 (伯克利实验室) 和加州大学的联合预约 (UC) 在伯克利。

Javey,系科学家有伯克利实验室的材料学分部和加州大学伯克利分校电机学教授的和计算机科学,在 nanopillar 研究最前方。 他和他的组是展示硫化镉 nanopillars 在大规模灵活的模块可以大量生产的技术的第一个。 在这中最新的工作,他们能导致比商业薄膜太阳能电池吸收光甚至改善,使用较少半导体材料和,不用对反反射性涂层的需要的 nanopillars。

“提高我们的 nanopillars 宽频光学吸收效率我们使用了以一个小的一个新颖的双重直径结构 (60 毫微米) 直径技巧为特色以最小的反射率准许更多光,并且最大的吸收的一个大 (130 毫微米) 直径基础能使更多光被转换成电”, Javey 说。 “此双重直径结构吸收了 99 百分比的事件可见光,与 85% 比较吸收由我们更加早期的 nanopillars,有沿他们的整个长度的同一条直径”。

理论上和实验工作向显示三维一些半导体 nanopillars - 与明确定义的直径、长度和间距 - 比一半擅长在诱捕光,当使用较少半导体材料时为薄膜太阳能电池要求了做化合物半导体,例如碲化镉和关于在太阳能电池用于的一百分比的材料做由批量硅。 但是直到 Javey 和他的研究小组工作,制造这样 nanopillars 是一个复杂和笨重程序。

他们在 2.5 毫米厚实的氧化铝箔做的 Javey 和他的同事塑造了他们的从模子的双重直径 nanopillars。 一个二步阳极氧化进程在这个模子用于创建一一些一个测微表深毛孔用双重直径 - 请缩小在这个顶层和清楚在底层。 金微粒然后存款到毛孔摧化半导体 nanopillars 的增长。

“此进程启用对几何的细致的控制,并且形状单一水晶 nanopillar 排列,没有使用复杂外延并且/或者平版印刷的进程”, Javey 说。 “在高度只二微米,我们的 nanopillar 列阵能吸收排列在 300 到 900 毫微米之间的波长的 99 百分比的所有光子,而不必取决于所有反反射性涂层”。

锗 nanopillars 可以调整吸收高灵敏的探测器的红外光子,并且硫化镉/碲化物 nanopillars 对太阳能电池是理想的。 制造技术是那么高度通用的, Javey 说,它可能使用与许多其他半导体材料为特定应用。 最近,他和他的组显示出, nanopillar 列阵的横截部分可能通过更改这块模板的形状也调整假设特定形状 - 正方形、长方形或者圈子 -。

“这存在另外程度在 nanopillars 光学吸收属性的控制”, Javey 说。

来源: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 18:21

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