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三維一些半導體 Nanopillars 提高在光學效率的太陽能電池

Published on November 18, 2010 at 3:09 AM

陽光表示最乾淨,最綠色和绝對地最豐富所有能源,仍然其潛在悲慘依然是利用不足。

高費用是少校 deterrant 對基於硅的太陽能電池的大規模應用。 Nanopillars - 光學上有效的半導體密集地被包裝的 nanoscale 列陣 - 顯示了在提供相對地便宜和可升級的太陽能電池的下一代的潛在,但是由效率問題阻礙了。 這個 nanopillar 故事,然而,採取了新的轉彎,并且這些材料的遠期現在看起來明亮。

在左邊是在氧化鋁膜埋置的鍺 nanopillar 列陣的概要; 在右邊是一個空白氧化鋁膜的橫截 SEM 圖像有雙重直徑毛孔的; 插頁在增長以後顯示鍺 nanopillars。

「通過調整高度被定購的 nanopillar 一些形狀和幾何鍺或硫化鎘,我們能激烈地提高我們的 nanopillars 光學吸收屬性」的化學家說阿里 Javey,暫掛與勞倫斯伯克利國家實驗室 (伯克利實驗室) 和加州大學的聯合預約 (UC) 在伯克利。

Javey,系科學家有伯克利實驗室的材料學分部和加州大學伯克利分校電機學教授的和計算機科學,在 nanopillar 研究最前方。 他和他的組是展示硫化鎘 nanopillars 在大規模靈活的模塊可以大量生產的技術的第一个。 在這中最新的工作,他們能導致比商業薄膜太陽能電池吸收光甚至改善,使用較少半導體材料和,不用對反反射性塗層的需要的 nanopillars。

「提高我們的 nanopillars 寬頻光學吸收效率我們使用了以一個小的一個新穎的雙重直徑結構 (60 毫微米) 直徑技巧為特色以最小的反射率准許更多光,并且最大的吸收的一個大 (130 毫微米) 直徑基礎能使更多光被轉換成電」, Javey 說。 「此雙重直徑結構吸收了 99 百分比的事件可見光,與 85% 比較吸收由我們更加早期的 nanopillars,有沿他們的整個長度的同一條直徑」。

理論上和實驗工作向顯示三維一些半導體 nanopillars - 與明確定義的直徑、長度和間距 - 比一半擅長在誘捕光,當使用較少半導體材料時為薄膜太陽能電池要求了做化合物半導體,例如碲化鎘和關於在太陽能電池用於的一百分比的材料做由批量硅。 但是直到 Javey 和他的研究小組工作,製造這樣 nanopillars 是一個複雜和笨重程序。

他們在 2.5 毫米厚實的氧化鋁箔做的 Javey 和他的同事塑造了他們的從模子的雙重直徑 nanopillars。 一個二步陽極氧化進程在這個模子用於創建一一些一個測微表深毛孔用雙重直徑 - 请縮小在這個頂層和清楚在底層。 金微粒然後存款到毛孔摧化半導體 nanopillars 的增長。

「此進程啟用對幾何的細致的控制,并且形狀單一水晶 nanopillar 排列,沒有使用複雜外延並且/或者平版印刷的進程」, Javey 說。 「在高度只二微米,我們的 nanopillar 列陣能吸收排列在 300 到 900 毫微米之間的波長的 99 百分比的所有光子,而不必取決於所有反反射性塗層」。

鍺 nanopillars 可以調整吸收高靈敏的探測器的紅外光子,并且硫化鎘/碲化物 nanopillars 對太陽能電池是理想的。 製造技術是那麼高度通用的, Javey 說,它可能使用與許多其他半導體材料為特定應用。 最近,他和他的組顯示出, nanopillar 列陣的橫截部分可能通過更改這塊模板的形狀也調整假設特定形狀 - 正方形、長方形或者圈子 -。

「這存在另外程度在 nanopillars 光學吸收屬性的控制」, Javey 說。

來源: http://www.lbl.gov/

Last Update: 26. January 2012 10:24

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