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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

MIT 和賓州州立大學研究員識別新的方法生產硅 Microwires

Published on February 5, 2011 at 6:09 AM

Microwires 做硅 - 與厚度的微小的電匯可比較與人髮 - 有各種各樣可能的用途,包括比由硅水晶稀薄的薄酥餅做的常規太陽能電池可能收穫一定量的材料的更多陽光太陽能電池的生產。

現在從 MIT 和賓州州立大學的研究員找到生產在數量的這樣電匯方式用可能被稱至一個工業等級的進程的一種高度受控方法,可能地導致實用的商務應用。

「溶解的小滴銅,在頂端,溶化硅出於周圍的硅豐富的氣體,硅沉澱物在下落的底層逐漸然後加強硅 microwire。 此顯微鏡圖像有為了清晰被添加的顏色。 Tonio Buonassisi 鏡像」

做這樣電匯其他方式已經知道,并且由他們做的太陽能電池還原是由幾位研究員導致了的。 但是這些方法有嚴重的限制,說 Tonio Buonassisi,機械工程 MIT 教授和一份文件的共同執筆者 在線在小這個的日記帳上最近被發布的新的工作的和很快出現於打印編輯。 多數要求幾個額外的製造步驟,提供對電匯的確切大小和間隔的一點控制和在平面只運作。 相反,更新過程是簡單的,允許對電匯維數和間隔的準確的控制,并且可能理論上執行在任何种彎曲的,三維表面。

Microwires 認為能够到達接近那些的效率在轉換陽光的常規太陽能電池成電,但是,因為電匯是很微小的他們在費用如此將執行使用為常規細胞消耗大的硅需要的仅一小部分相當數量,因而可能地達到主要減少。

除在太陽能電池的 microwires 之外』潛在的使用,其他研究員建議方式這樣微觀電匯可能用於建立新的種類晶體管和集成電路、以及電極先進的電池的和某些種類環境監測設備。 然而,对任何這些想法是實用的必須有一個高效,可升級的製造方法。

新的方法介入加熱和故意地沾染硅片的表面與銅,散開到硅。 然後,當硅遲緩地冷卻時,銅散開形成在表面的小滴。 然後,當它在硅四氯化物氣體時氣氛安置,硅 microwires 開始增長向外,無論哪裡有在表面的銅小滴。 在氣體的硅溶化到這些銅小滴,在到達以後滿足的濃度然後開始沉澱在小滴的底層,在下面硅表面上。 硅此積累逐漸延長形成 microwires 中的每一只大約 10 個到 20 個測微表 (儀表的 millionths),長大從表面。 全部的進程在一行業製造等級可以重複被執行, Buonassisi 說,甚至可能可能地適應一個連續過程。

電匯的間隔是由在表面創建的紋理 - 微小的笑渦控制的可能形成銅小滴中心 -,但是電匯的範圍是由用於這個進程的擴散階段的溫度控制的。 因此,不同於在其他生產方法,電匯的範圍和間隔可以是受控的獨立彼此, Buonassisi 說。

被完成的是原則證明,他說,到目前為止這個工作,并且更多工作留待去完成查找仿造為多種應用的溫度曲線圖、銅濃度和表面的最佳的組合,因為這個進程允許在電匯的範圍上的順序大小區別。 例如,它留待去確定電匯什麼厚度和間隔導致最高效的太陽能電池。 但是此工作展示在可能顯著低成本的這樣電匯太陽能電池一种的潛在,兩個基礎上通過允許使用更低的年級硅 (即少高被精煉),因為電匯增長的進程幫助淨化材料和通過使用少量它,因為微小的電匯組成為常規硅水晶薄酥餅需要的極小部分這個金額。 「這仍然進入非常早期」, Buonassisi 說,因為在決定這樣太陽能電池的一種配置 「有優選的許多事情」。

邁克爾 Kelzenberg,度過了執行對硅 microwires 的最近五年研究的加州理工學院的一位博士後的學者,說,當其他使用了生長 microwires 時的銅小滴技術, 「什麼是確實新的這是導致那些液體金屬小滴方法」。 當其他在硅牌照時必須安置小滴溶解的銅,要求額外處理步驟, 「Buonassisi 和他的同事向顯示金屬可以予先散開到增長基體,并且通過仔細熱化和冷卻,金屬小滴獨自地實際上將形成 - 與正確的位置和範圍」。

Kelzenberg 補充說,他的研究小組最近顯示出,硅 microwire 太陽能電池可能等於今天典型的商業太陽能電池效率。 「我認為最極大挑戰保持是顯示此技術比其他催化劑金屬生產方法有效或有利的」,他說。 但是整體,他說,硅 microwire 技術的某個版本 「有潛在啟用嚴重的成本降低」太陽電池板。

本文是由 Vidya Ganapati』 10,博士生大衛 Fenning,博士後瑪麗安娜 Bertoni 和研究專家亞歷山大 Fecych,全部合著的在機械工程的 MIT 的部門和賓夕法尼亞州立大學的博士後 Chito Kendrick 和霍安 Redwing 教授。 這個工作由美國能源部、 Chesonis 系列基礎和國家科學基金會支持。

來源: http://web.mit.edu/

Last Update: 26. January 2012 14:49

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