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
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

חוקרים ב-MIT ופן מדינת זהה שיטה חדשה לייצור סיליקון Microwires

Published on February 5, 2011 at 6:09 AM

Microwires עשוי סיליקון - חוטי זעיר בעובי דומה האדם שיער - יש מגוון רחב של שימושים אפשריים, כולל ייצור של תאים סולאריים שניתן לקצור השמש הרבה יותר עבור כמות נתונה של חומר מאשר תא סולארי קונבנציונאלי עשוי פרוסות דקות של סיליקון גבישי.

כעת חוקרים מ-MIT פנסילבניה מצאו דרך לייצר חוטים כאלה בכמות בצורה מבוקרת מאוד, כי יכול להיות scaled עד תהליך תעשייתי בקנה מידה, שעלול כדי יישומים מסחריים מעשית.

"טיפות של נחושת מותכת, בראש, להמיס סיליקון מתוך גז סיליקון עשיר המקיף ולאחר מכן סיליקון החוצה משקעים בתחתית הירידה בהדרגה לבנות microwire סיליקון. תמונה זו מיקרוסקופ יש לו צבע הוסיף לבהירות. תמונה באדיבות טוניו Buonassisi "

דרכים אחרות לעשות חוטים כאלה ידועים כבר, אבות טיפוס של תאים סולריים העשויים מהם הופקו על ידי מספר חוקרים. אך שיטות אלה יש מגבלות חמורות, אומר טוניו Buonassisi, MIT פרופסור להנדסת מכונות ו ממחברי העיתון על העבודה החדשה כי לאחרונה פורסם באינטרנט ב קטנים העת, ובקרוב יופיע במהדורה המודפסת. רוב דורשים מספר צעדים ייצור נוסף, לספק שליטה מועטה גודל המרווח המדויק של חוטים, ורק לעבוד על משטחים שטוחים. לעומת זאת, התהליך החדש הוא פשוט אך מאפשר שליטה מדויקת את הממדים תיל המרווח, והוא יכול להיעשות באופן תיאורטי על כל סוג של משטח עקום 3-D,.

Microwires נחשבים מסוגלים להגיע ליעילות קרובים לאלה של תאים סולאריים קונבנציונליים בהמרת אור השמש לחשמל, אלא בגלל החוטים הם כה זעירים הם היו עושים זאת תוך שימוש רק חלק קטן מסכום סיליקון יקר הדרושים לתאים רגילים, ולכן פוטנציאל להשגת הפחתות מרכזי עלות.

בנוסף לשימוש פוטנציאל "microwires בתאים סולאריים, חוקרים אחרים הציעו דרכים חוטים מיקרוסקופיים כזה יכול לשמש כדי לבנות סוגים חדשים של טרנזיסטורים ומעגלים משולבים, כמו גם עבור אלקטרודות לסוללות מתקדמות סוגים מסוימים של מכשירי ניטור סביבתי. במשך כל הרעיונות הללו כדי להיות מעשיים, לעומת זאת, חייבת להיות שיטה יעילה, ייצור להרחבה.

השיטה החדשה כרוכה חימום בכוונה לזהם את פני השטח של פרוסות סיליקון עם נחושת, אשר מתמוסס לתוך הסיליקון. לאחר מכן, כאשר סיליקון לאט מתקרר, נחושת מפזרת את הטופס טיפות על פני השטח. ואז, כאשר הוא נתון באווירה של גז טטרא סיליקון, סיליקון microwires מתחילים לגדול כלפי חוץ בכל מקום שבו יש טיפה נחושת על פני השטח. הסיליקון הגז מתמוסס לתוך אלה טיפות נחושת, ולאחר מכן לאחר שהגיע ריכוז די מתחיל להאיץ החוצה בחלק התחתון של רביב, על משטח סיליקון להלן. זו הצטברות של סיליקון ובהדרגה מתארך ליצור microwires כל רק על 10-20 מיקרומטר (מיליוניות המטר) על פני, גדל מפני השטח. התהליך כולו יכול להתבצע שוב ושוב על סולם הייצור התעשייתי, Buonassisi אומר, או אפילו עלול להיות מותאם בתהליך מתמשך.

המרווח בין החוטים נשלטת על ידי יצר טקסטורות על פני השטח - הגומות זעירים יכולים ליצור מרכזים את טיפות נחושת - אבל את הגודל של החוטים נשלטת על ידי בטמפרטורות המשמש בשלב דיפוזיה של התהליך. לכן, בניגוד לשיטות ייצור אחרות, את גודל המרווח בין החוטים ניתן לשלוט בנפרד זה מזה, Buonassisi אומר.

העבודה שנעשתה עד כה הוא רק הוכחה של העיקרון, הוא אומר, יותר עבודה נותר להיעשות כדי למצוא את השילובים הטובים ביותר של פרופילים טמפרטורה, ריכוזי נחושת דפוסים פני השטח עבור יישומים שונים, שכן התהליך מאפשר הזמנות בסדר גודל של- הבדלי הגודל של החוטים. כך, למשל, עדיין לא נקבע מה עובי המרווח בין החוטים מייצרת תאים סולריים יעילים ביותר. אבל עבודה זו מראה פוטנציאל סוג של תאים סולאריים המבוססים על חוטים כאלה שיכולים העלויות נמוכות משמעותית, הן בכך שהוא מאפשר את השימוש בכיתות הנמוכות של סיליקון (כלומר, פחות מעודן מאוד), שכן תהליך של צמיחה חוט עוזר לטהר את החומר, ועל ידי שימוש בכמויות הרבה יותר קטן מזה, שכן את החוטים הדקיקים בנויים רק חלק זעיר מן הסכום הדרוש ופלים גביש סיליקון קונבנציונלי. "זה עדיין בשלב מוקדם מאוד," Buonassisi אומר, כי קביעת תצורה של תא סולארי כזה "יש כל כך הרבה דברים לייעל".

מייקל Kelzenberg, חוקר פוסט דוקטורט במכון הטכנולוגי של קליפורניה, שבילה את חמש השנים האחרונות עושה מחקר על microwires סיליקון, אומר כי אחרים בזמן השתמשו בטכניקה נחושת אגל עבור microwires הגוברת, "מה חדש כאן באמת היא השיטה של ​​ייצור אלה טיפות מתכת נוזלית. "בעוד אחרים נאלצו במקום טיפות של נחושת מותכת על הצלחת סיליקון, המחייב צעדים עיבוד נוסף," Buonassisi ועמיתיו הראו כי המתכת ניתן מתפזרת לתוך המצע צמיחה מראש, באמצעות חימום זהיר קירור, טיפות מתכת יהיה ממש על טופס שלהם - עם עמדת בגודל הנכון ".

Kelzenberg מוסיף כי קבוצת המחקר שלו הוכיחו באחרונה כי סיליקון microwire תאים סולריים יכול להיות שווה את היעילות של תאים סולאריים טיפוסי של היום מסחרי. "אני חושב שהאתגר הגדול ביותר שנותר הוא להראות כי טכניקה זו היא חסכונית יותר מועיל או אחרת מאשר שיטות אחרות מתכת זרז הייצור", הוא אומר. אבל בסך הכל, הוא אומר, איזו גרסה של סיליקון microwire הטכנולוגיה "יש פוטנציאל לאפשר הפחתת עלויות דרמטית" של פאנלים סולאריים.

העיתון במשותף על ידי Vidya Ganapati '10, הדוקטורנט דוד פנינג, הבתר בחור מריאנה Bertoni, מומחה מחקר אלכסנדריה Fecych, כל המחלקה MIT של הנדסת מכונות, ואת החוקר הבתר Chito קנדריק פרופסור ג'ואן רדווינג מאוניברסיטת פנסילבניה. העבודה נתמכה על ידי משרד האנרגיה של ארה"ב, קרן משפחת Chesonis ואת הקרן הלאומית למדע.

מקור: http://web.mit.edu/

Last Update: 6. October 2011 20:05

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