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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

MIT 和宾州州立大学研究员识别新的方法生产硅 Microwires

Published on February 5, 2011 at 6:09 AM

Microwires 做硅 - 与厚度的微小的电汇可比较与人发 - 有各种各样可能的用途,包括比由硅水晶稀薄的薄酥饼做的常规太阳能电池可能收获一定量的材料的更多阳光太阳能电池的生产。

现在从 MIT 和宾州州立大学的研究员找到生产在数量的这样电汇方式用可能被称至一个工业等级的进程的一种高度受控方法,可能地导致实用的商务应用。

“溶解的小滴铜,在顶端,溶化硅出于周围的硅丰富的气体,硅沉淀物在下落的底层逐渐然后加强硅 microwire。 此显微镜图象有为了清晰被添加的颜色。 Tonio Buonassisi 镜象”

做这样电汇其他方式已经知道,并且由他们做的太阳能电池还原是由几位研究员导致了的。 但是这些方法有严重的限制,说 Tonio Buonassisi,机械工程 MIT 教授和一份文件的共同执笔者 在线在小这个的日记帐上最近被发布的新的工作的和很快出现于打印编辑。 多数要求几个额外的制造步骤,提供对电汇的确切大小和间隔的一点控制和在平面只运作。 相反,更新过程是简单的,允许对电汇维数和间隔的准确的控制,并且可能理论上执行在任何弯曲的,三维表面。

Microwires 认为能够到达接近那些的效率在转换阳光的常规太阳能电池成电,但是,因为电汇是很微小的他们在费用如此将执行使用为常规细胞消耗大的硅需要的仅一小部分相当数量,因而可能地达到主要减少。

除在太阳能电池的 microwires 之外’潜在的使用,其他研究员建议方式这样微观电汇可能用于建立新的种类晶体管和集成电路、以及电极先进的电池的和某些种类环境监测设备。 然而,对任何这些想法是实用的必须有一个高效,可升级的制造方法。

新的方法介入加热和故意地沾染硅片的表面与铜,散开到硅。 然后,当硅迟缓地冷却时,铜散开形成在表面的小滴。 然后,当它在硅四氯化物气体时气氛安置,硅 microwires 开始增长向外,无论哪里有在表面的铜小滴。 在气体的硅溶化到这些铜小滴,在到达以后满足的浓度然后开始沉淀在小滴的底层,在下面硅表面上。 硅此积累逐渐延长形成 microwires 中的每一只大约 10 个到 20 个测微表 (仪表的 millionths),长大从表面。 全部的进程在一行业制造等级可以重复被执行, Buonassisi 说,甚至可能可能地适应一个连续过程。

电汇的间隔是由在表面创建的纹理 - 微小的笑涡控制的可能形成铜小滴中心 -,但是电汇的范围是由用于这个进程的扩散阶段的温度控制的。 因此,不同于在其他生产方法,电汇的范围和间隔可以是受控的独立彼此, Buonassisi 说。

被完成的是原则证明,他说,到目前为止这个工作,并且更多工作留待去完成查找仿造为多种应用的温度曲线图、铜浓度和表面的最佳的组合,因为这个进程允许在电汇的范围上的顺序大小区别。 例如,它留待去确定电汇什么厚度和间隔导致最高效的太阳能电池。 但是此工作展示在可能显着低成本的这样电汇太阳能电池一的潜在,两个基础上通过允许使用更低的年级硅 (即少高被精炼),因为电汇增长的进程帮助净化材料和通过使用少量它,因为微小的电汇组成为常规硅水晶薄酥饼需要的极小部分这个金额。 “这仍然进入非常早期”, Buonassisi 说,因为在决定这样太阳能电池的一种配置 “有优选的许多事情”。

迈克尔 Kelzenberg,度过了执行对硅 microwires 的最近五年研究的加州理工学院的一位博士后的学者,说,当其他使用了生长 microwires 时的铜小滴技术, “什么是确实新的这是导致那些液体金属小滴方法”。 当其他在硅牌照时必须安置小滴溶解的铜,要求额外处理步骤, “Buonassisi 和他的同事向显示金属可以予先散开到增长基体,并且通过仔细热化和冷却,金属小滴独自地实际上将形成 - 与正确的位置和范围”。

Kelzenberg 补充说,他的研究小组最近显示出,硅 microwire 太阳能电池可能等于今天典型的商业太阳能电池效率。 “我认为最极大挑战保持是显示此技术比其他催化剂金属生产方法有效或有利的”,他说。 但是整体,他说,硅 microwire 技术的某个版本 “有潜在启用严重的成本降低”太阳电池板。

本文是由 Vidya Ganapati’ 10,博士生大卫 Fenning,博士后玛丽安娜 Bertoni 和研究专家亚历山大 Fecych,全部合著的在机械工程的 MIT 的部门和宾夕法尼亚州立大学的博士后 Chito Kendrick 和霍安 Redwing 教授。 这个工作由美国能源部、 Chesonis 系列基础和国家科学基金会支持。

来源: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 09:14

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