هي ملفقة الكريستالات السليكون الأغشية الرقيقة الخلايا الشمسية على الزجاج بواسطة ترسب طبقات البورون والفوسفور السيليكون مخدر تليها التخميل التبلور عيب، وmetallisation. هو عرض Plasmonic ضوء للاحتباس من خلال تشكيل النانوية حج على سطح الخلية السيليكون توج مع عاكس منتشرة مما أدى إلى تعزيز ~ photocurrent 45٪.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يتمثل أحد النهج الرئيسية لخفض تكلفة الخلايا الشمسية في تقليل كمية المادة شبه الموصلة المستخدمة في تصنيعها وجعل الخلايا أكثر رقة. ولتعويض انخفاض امتصاص الضوء، يجب أن تشتمل هذه الأجهزة الرقيقة مادياً على تقنيات حبس الضوء التي تزيد من سمكها البصري. ويُعد تشتت الضوء بواسطة الأسطح ذات القوام المحبب تقنية شائعة، ولكن لا يمكن تطبيقها بشكل عام على جميع تقنيات الخلايا الشمسية. فبعض الخلايا، مثل تلك المصنوعة من السيليكون المتبخر، تكون مستوية عند إنتاجها وتتطلب وسيلة بديلة لحبس الضوء تكون مناسبة للأجهزة المستوية. ويمثل استخدام الجسيمات النانوية المعدنية المتكونة على سطح خلية السيليكون المستوية، والقادرة على تشتيت الضوء بسبب رنين البلازمون السطحي، نهجاً فعالاً في هذا الصدد.
تعرض الورقة البحثية إجراءً لتصنيع خلايا شمسية من السيليكون متعدد البلورات المتبخر مع تقنية حبس الضوء البلازمونية، وتوضح كيف تتحسن الكفاءة الكمية للخلية نتيجة وجود الجسيمات النانوية المعدنية.
لتصنيع الخلايا، يتم ترسيب غشاء يتكون من طبقات متناوبة من السيليكون المطعّم بالبورون والفسفور على ركيزة زجاجية بواسطة التبخير بالحزمة الإلكترونية. يتم بلورة الغشاء الذي يكون غير متبلور في البداية، كما يتم تقليل العيوب الإلكترونية عن طريق التلدين والخمول بالهيدروجين. يتم تطبيق نقاط تلامس شبكية معدنية على الطبقات ذات القطبية المتعاكسة لاستخلاص الكهرباء التي تولدها الخلية. عادةً ما تمتلك مثل هذه الخلية التي يبلغ سمكها ~2 μm كثافة تيار دائرة قصيرة (Jsc) تتراوح بين 14-16 mA/cm2، والتي يمكن زيادتها لتصل إلى 17-18 mA/cm2 (أعلى بنسبة ~25%) بعد تطبيق عاكس خلفي منتشر بسيط مصنوع من طلاء أبيض.
لتنفيذ حبس الضوء البلازموني، يتم تشكيل مصفوفة من جسيمات الفضة النانوية على سطح السيليكون المـمعدّ للخلية. يتم ترسيب فيلم فضة تمهيدي على الخلية عن طريق التبخير الحراري ومعالجته حراريًا عند 23°C لتكوين جسيمات الفضة النانوية. يمكن ضبط حجم الجسيمات النانوية وتغطيتها، واللذان يؤثران على تشتت الضوء البلازموني، لتحسين أداء الخلية من خلال تغيير سمك الفيلم التمهيدي وظروف معالجته الحرارية. تؤدي مصفوفة الجسيمات النانوية المُحسنة وحدها إلى تحسين Jsc للخلية بنسبة 28% تقريبًا، وهو ما يشبه تأثير العاكس المنتشر. ويمكن زيادة التيار الضوئي بشكل أكبر عن طريق تغليف الجسيمات النانوية بمادة عازلة ذات معامل انكسار منخفض، مثل MgF2، وتطبيق العاكس المنتشر. يتكون هيكل الخلية البلازمونية الكامل من فيلم السيليكون متعدد البلورات، ومصفوفة جسيمات الفضة النانوية، وطبقة من MgF2، وعاكس منتشر. تبلغ Jsc لهذه الخلية 21-23 mA/cm2، وهي أعلى بنسبة تصل إلى 45% من Jsc للخلية الأصلية بدون حبس الضوء أو أعلى بنسبة ~25% من Jsc للخلية المزودة بالعاكس المنتشر فقط.
مقدمة
يتم تحقيق حبس الضوء في الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون عادةً عن طريق تشتت الضوء عند الواجهات ذات القوام المنسوج. ينتقل الضوء المشتت عبر الخلية بزوايا مائلة لمسافة أطول، وعندما تتجاوز هذه الزوايا الزاوية الحرجة عند واجهات الخلية، يتم حبس الضوء بشكل دائم داخل الخلية عن طريق الانعكاس الداخلي الكلي (الرسوم المتحركة 1: حبس الضوء). وعلى الرغم من أن هذا المخطط يعمل بشكل جيد في معظم الخلايا الشمسية، إلا أن هناك تقنيات متطورة يتم فيها إنتاج طبقات Si رقيقة للغاية بشكل مستوٍ (على سبيل المثال، تقنيات نقل الطبقات وطبقات c-Si الفوقية) 1 أو عندما لا تكون هذه الطبقات متوافقة مع الركائز المنسوجة (على سبيل المثال، السيليكون المتبخر) 2. بالنسبة لطبقات Si المستوية في الأصل هذه، تم اقتراح مناهج بديلة لحبس الضوء، مثل العاكس بطلاء أبيض ناشر 3، أو تنسيج السيليكون بالبلازما 4، أو عاكس الجسيمات النانوية ذات معامل الانكسار العالي 5.
يمكن للجسيمات النانوية المعدنية أن تشتت الضوء الساقط بفعالية إلى مادة ذات معامل انكسار أعلى، مثل السيليكون، وذلك بسبب تأثير رنين البلازمون السطحي 6. كما يمكن تشكيلها بسهولة على سطح خلية السيليكون المستوية، مما يوفر نهجاً لحبس الضوء كبديل لعملية التشجير (texturing). بالنسبة للجسيم النانوي الموجود عند الواجهة الفاصلة بين الهواء والسيليكون، فإن جزء الضوء المشتت المقترن بالسيليكون يتجاوز 95%، ويتم تشتيت جزء كبير من هذا الضوء بزوايا أعلى من الزاوية الحرجة، مما يوفر ظروفاً مثالية تقريباً لحبس الضوء (Animation 2: Plasmons on NP). ويمكن ضبط الرنين ليتناسب مع منطقة الطول الموجي الأكثر أهمية لمادة وتصميم خلية معينة، وذلك عن طريق تغيير متوسط حجم الجسيمات النانوية، والتغطية السطحية، والبيئة العازلة المحلية 6,7. وقد تم اقتراح مبادئ تصميم نظرية للخلايا الشمسية القائمة على الجسيمات النانوية البلازمونية 8. ومن الناحية العملية، تعد مصفوفة الجسيمات النانوية من Ag شريكاً مثالياً لحبس الضوء في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من poly-Si لأن معظم مبادئ التصميم هذه تتحقق بشكل طبيعي. إن أبسط طريقة لتشكيل الجسيمات النانوية عن طريق التلدين الحراري لغشاء Ag رقيق من السلائف تؤدي إلى تكوين مصفوفة عشوائية ذات توزيع واسع نسبياً في الحجم والشكل، وهو أمر مناسب بشكل خاص لحبس الضوء لأن هذه المصفوفة تمتلك ذروة رنين عريضة، تغطي نطاق الطول الموجي من 700-900 nm، وهو أمر مهم لأداء خلايا poly-Si الشمسية. يمكن وضع مصفوفة الجسيمات النانوية فقط على السطح الخلفي لخلية poly-Si، وبالتالي تجنب التداخل الهدام بين الضوء الساقط والمشتت الذي يحدث في حالة الجسيمات النانوية الموجودة في المقدمة 9. علاوة على ذلك، لا تتطلب خلايا الأغشية الرقيقة من poly-Si طبقة تخميل، ويمكن وضع الجسيمات النانوية ذات القاعدة المسطحة (التي تنتج طبيعياً عن التلدين الحراري لغشاء معدني) مباشرة على السيليكون، مما يزيد من كفاءة التشتت البلازموني بسبب رنين البلازمون-بولاريتون السطحي 10.
يمكن للخلية التي تحتوي على مصفوفة الجسيمات النانوية البلازمونية كما هو موضح أعلاه أن تحقق تياراً ضوئياً أعلى بنسبة 28% تقريباً من الخلية الأصلية. ومع ذلك، لا تزال المصفوفة تمرر كمية كبيرة من الضوء التي تتسرب عبر الجزء الخلفي من الخلية ولا تساهم في التيار. ويمكن التخفيف من هذا الفقد عن طريق إضافة عاكس خلفي للسماح بالتقاط الضوء النافذ وإعادة توجيهه مرة أخرى إلى الخلية. وبشرط توفير مسافة كافية بين العاكس والجسيمات النانوية (بضع مئات من النانومترات)، فإن الضوء المنعكس سيتعرض لحدث تشتت بلازموني إضافي أثناء مروره عبر مصفوفة الجسيمات النانوية عند إعادة دخوله الخلية، كما يمكن جعل العاكس نفسه ناشراً - وكلا التأثيرين يسهلان تشتت الضوء وبالتالي حبسه. ومن المهم تغليف جسيمات Ag النانوية بمادة عازلة خاملة ذات معامل انكسار منخفض، مثل MgF2 أو SiO2، من جهة العاكس الخلفي لتجنب التلف الميكانيكي والكيميائي 7. ويعد معامل الانكسار المنخفض لطبقة التغليف هذه ضرورياً للحفاظ على كسر اقتران عالٍ في السيليكون وزوايا تشتت أكبر، وهو ما يضمنه التباين البصري العالي بين الوسطين على جانبي الجسيم النانوي، وهما السيليكون والمادة العازلة 6. ويمكن أن يكون التيار الضوئي للخلية البلازمونية المزودة بعاكس خلفي ناشر أعلى بنسبة تصل إلى 45% من تيار الخلية الأصلية، أو أعلى بنسبة تصل إلى 25% من تيار خلية مكافئة تحتوي على العاكس الناشر فقط.
البروتوكول
1. تلفيق من خلايا السليكون الشمسية الكريستالات (الرسوم المتحركة 3)
- فيلم السيليكون ترسب
- إعداد أداة تبخر البريد شعاع من الخبز بها في ~ 100 درجة مئوية خلال الليل لتصل إلى ضغط قاعدة من عربة 3E-8 <. مسبقا على سخان العينة إلى درجة حرارة 150 درجة مئوية الاستعداد.
- استخدم ركيزة مصنوعة من 5x5 سم 2 (أو 10 X10 سم 2) الركيزة البورسليكات الزجاج (شوت Borofloat33)، 1.1 أو 3.3 مم، مطلي مع ~ 80 نانومتر من نيتريد السيليكون (التي أعدتها PECVD من N 2 و SIH خليط 4).
- تهب على سطح الركيزة مع النيتروجين الجاف لإزالة الغبار ووضعه في حامل العينة. تنفيس عن تأمين الحمولة، تحميل عينة، ضخ الحمل للانغلاق وصولا الى الضغط <عربة 1E5، ونقل العينة إلى الدائرة الرئيسية. بدء تشغيل سخان إلى نقطة مجموعة من 250 درجة مئوية. ضخ حوالي 20 دقيقة عند ضغط يصل 8E-8 عربة أو أقل.
- تأكد من أن يستعمل كعامل إشابةوأغلقت مصاريع مصدر مصدر والسيليكون و. مصدر يستعمل كعامل إشابة مسبقا درجات الحرارة لدرجات حرارة الاستعداد، أي أن درجة حرارة مصدر الفوسفور عند 700 درجة مئوية ودرجة الحرارة البورون مصدر في 1250 درجة مئوية. بدء البريد بندقية وتذوب في بوتقة السيليكون عن طريق زيادة ببطء الحالي البريد بندقية.
- عندما يتم التوصل إلى التيار المطلوب (من معايرة السابقة: هذا التيار يمكن أن تختلف تبعا للبندقية الإلكترونية والشروط مصدر سي) تتبخر طبقات السيليكون مخدر مع تركيز المطلوب من P و B: 35 باعث نانومتر في 1E20 سم -3 ف ؛ يتم تحقيق 100 نانومتر ظهر على سطح حقل (BSF) في 4E19 سم -3 باء التركيزات الدقيقة يستعمل كعامل إشابة ما يناسبها من بعض معدلات ترسيب سي، مقاسا كوارتز كريستال مراقب؛ 2 ~ امتصاص ميكرومتر 3 في 5E15 سم -3 باء (QCM)، مع درجات حرارة معينة مصدر يستعمل كعامل إشابة، وذلك باستخدام العلاقات الثابتة من معايرة SIMS.
- ويتم ذلك بعد تبخر تبديل سخان قبالة، تهدئة عينة عن 10 دقيقة ~. غير المشبعةفر العينة إلى قفل الحمل، على مقربة من بوابة صمام، تنفيس القفل تحميل وتفريغ العينة مع فيلم السيليكون.
- السيليكون التبلور
إذا كانت العينة 10x10 سم 2، ويمكن خفض إلى أربعة 5x5 سم 2 قطع حجم الخلية قبل التبلور. وضع فيلم السيليكون المودعة على الزجاج (سي فيلم متابعة) على حامل مصنوع من نيتريد المغلفة مخشن والسيليكون والزجاج Robax شوت (لتجنب الالتصاق). مسخن الحمل في فرن النيتروجين تطهير ل200-300 درجة مئوية. تكثيف درجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية في 3 ~ 5 درجات مئوية / دقيقة، ويصلب لمدة 30 ساعة. أنتقل من سخان الفرن، والسماح الفرن ليبرد بشكل طبيعي إلى ~ 200 درجة مئوية (2 ~ 3 ساعة) قبل تفريغ العينة. يمكن للعينة لها شكل مقعر بسبب انكماش السيليكون خلال التبلور. وسوف تتسطح أثناء معالجة الحرارية التالية السريع. - المقوي التنشيط وخلل الصلب (RTA)
وضع عينة مع الفيلم تبلور على حامل مصنوع من الجرافيت بالتحلل الحراري ولامoad إلى معالج حراري سريع تطهير مع الأرجون. المنحدر من درجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية في 1 درجة مئوية / ثانية، ثم تصل الى 1000 درجة مئوية عند 20 درجة مئوية / ثانية، عقد لمدة 1 دقيقة بارد ثم تراجع بشكل طبيعي إلى ~ 100 درجة مئوية وتفريغ. - سطح أكسيد إزالة
ويجب أن تسبق مباشرة الهدرجة تتم إزالة أكسيد سطح تشكلت في فيلم السيليكون خلال التبلور وهيئة الطرق والمواصلات للتأكد من أن يتعرض الفيلم لسطح السيليكون العارية الهيدروجين. تزج العينة صلب إلى حل HF 5٪ حتى على سطح السيليكون يتحول مسعور (30 ~ 100 ق). التشطيف مع الماء وتجفيف deionised بمسدس النيتروجين. - عيب التخميل
تحميل عينة في فراغ الغرفة مجهزة مصدر هيدروجين البلازما بعيد. وصولا الى ضخ <1E-4 عربة، تسخين عينة تصل إلى 620 درجة مئوية ~، بدوره على أرجون / هيدروجين تدفق خليط (50:150 SCCM)، مجموعة الضغط 50-100 mTorr، بدء مصدر البلازما بنسبة 3.5 كيلو واط من قوة الميكروويف ومواصلة عملية ل10 دقيقة ~. تشغيل سخان قبالة بينما maintaining البلازما لآخر دقيقة 10-15 حتى تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون 350 درجة مئوية قبل أن يتحول إلى بلازما الخروج ووقف تدفق الغاز. تفريغ عينة عندما تكون درجة الحرارة أقل من 200 درجة مئوية. - خلية metallisation
ويجري metallisation خلية في سلسلة من الزخرفة الطباعة بصفائح معدة ضوئيا على التوالي، آل ترسب الفيلم والنقش الخطوات التي تم وصفها في تفاصيل في 11. الخلية نهائي يبدو هو مبين في الشريحة الأخيرة من الرسوم المتحركة 3. ويبين وجهة نظر عن قرب الخلية الممعدنة في الشكل 1. - قياس EQE للخلية الممعدنة.
2. تلفيق من nanoparticle حج Plasmonic (الرسوم المتحركة 4)
- تهب على سطح الخلية الممعدنة مع النيتروجين الجاف لإزالة الغبار وتحميل عينة الى المبخر الحرارية التي تحتوي على مركب دبليو مليئة حبيبات حج (0.3-0.5 ز). ضخ أسفل غرفة المبخر لضغط قاعدة من 2 ~ 3E-5 عربة. QCM برنامج مع المعلمات من أجل AG: الكثافة 10.50وZ نسبة 0.529.
- تأكد من أن يتم إغلاق مصراع عينة، وتحويل سخان زورق دبليو وزيادة الحالي بما فيه الكفاية ببطء لتجنب ارتفاع الضغط فوق 5-8E عربة حتى تذوب حبيبات حج (كما لوحظ من خلال منفذ الرؤية). بعد استقرار ضبط ضغط النظام الحالي إلى نقطة مجموعة مناظرة معدل الترسيب حج من 0،1-0،2 A / S (من معايرة) وفتح مصراع لبدء عملية ترسيب.
- يرصد الفيلم حج النمو سماكة باستخدام QCM وإغلاق مصراع الكاميرا عندما يتم التوصل إلى سماكة من 14 نانومتر. السماح للزورق دبليو تهدئة لمدة 15 دقيقة، وتفريغ العينة. وينبغي مطوع الفيلم لتشكيل النانوية في أقرب وقت ممكن بعد الترسيب لتجنب حج أكسدة.
- يتم وضع الخلية مع فيلم حج المودعة حديثا في فرن مسخن تطهير النيتروجين إلى 230 0،1-0،2 درجة مئوية، لمدة 50 دقيقة مطوع، وتفرغ بعد ذلك. لاحظ التغيير في مظهر سطح بسبب النانوية. مسح صورة مجهرية الإلكترون من الجسيمات النانوية حج هو SHOسفل في الشكل. 2.
- قياس EQE من الخلية التي تحتوي على مجموعة جسيمات متناهية الصغر.
3. تلفيق من عاكس خلفي
وعاكس خلفي يتكون من 300 ~ نانومتر سميكة إم جي إف 2 (RI 1.38) الكسوة عازلة بطبقة من الطلاء الأبيض سقف التجارية (ديولكس).
- قبل افتعال عاكس خلفي للاتصالات الخلية يجب أن تكون محمية من خلال تطبيق حبر أسود علامة عليها، والذي يسمح بكشف الأسماء من تحت عازل من خلال عملية الاطلاق.
- استخدم بندقية النيتروجين لتفجير العينة مع مجموعة NP والاتصالات رسمت لإزالة الغبار. استخدم متواضع ضغط النيتروجين والرعاية ممارسة ليس لتفجير جزيئات بعيدا. ضع عينة في المبخر الحرارية التي تحتوي على مركب دبليو مليئة القطع 2 إم جي إف. ضخ اسفل المبخر لضغوط من 2 عربة 3E-5 ~. تعيين المعلمات QCM لإم جي إف 2: الكثافة 3،05 و Z نسبة 0.637.
- تأكد من أن عينة shutteتم إغلاق ص، بدوره على سخان قارب وزيادة ببطء الحالية لتجنب الإفراط في ارتفاع ضغط حتى إم جي إف 2 يذوب ينظر اليها على انها من خلال منفذ الرؤية. بعد استقرار ضبط ضغط النظام الحالي إلى نقطة مجموعة المناظرة معدل ترسيب إم جي إف 2 من 0،3 نانومتر / ثانية وفتح مصراع عينة.
- مراقبة سماكة المودعة باستخدام QCM وإغلاق مصراع الكاميرا عندما يتم التوصل إلى 300 نانومتر.
- إيقاف تشغيل جهاز التدفئة. السماح للزورق دبليو ليبرد لمدة 15 دقيقة، وتفريغ العينة. لاحظ التغيير في مظهر الخلية مع الكسوة 2 إم جي إف.
- لإزالة الحبر من قناع الاتصالات خلية تزج الخلية مع عازل الكسوة في الأسيتون. انتظر حتى عازلة فوق حبر يبدأ تكسير ورفع قبالة. الحفاظ على خلية في الأسيتون حتى تتم إزالة جميع الحبر مع عازلة ويتعرضون بشكل كامل على الاتصالات المعدنية. إزالة عينة من الأسيتون، شطف مع الأسيتون الرطب والجاف مع بندقية النيتروجين.
- تطبيق طبقة منالطلاء الأبيض (ديولكس طلاء سقف واحد، معطف) مع فرشاة لينة غرامة على سطح الخلية بأكملها بعناية وتجنب الاتصال المعدنية. طبقة الطلاء يجب أن تكون سميكة بما يكفي لتكون مبهمة تماما (~> 0.5 مم)، بحيث يمكن أن يرى أي ضوء عندما تبحث عن طريق خلية رسمت في مصدر الضوء الساطع. اسمحوا الطلاء الجاف ليوم واحد.
- قياس EQE للخلية مع عاكس خلفي الطلاء الأبيض.
4. ممثل النتائج
يتم حساب الخلايا الشمسية قصيرة الدوائر الحالية، من خلال دمج منحنى EQE على مدى الطيف الشمسي القياسية العالمية (كتلة الهواء 1.5). كلا الخلية الحالية وتعزيزه بسبب احتباس الضوء تعتمد على طبقة سمكها خلية امتصاص: التيار نفسه هو أعلى بالنسبة للخلايا سمكا لكن تعزيز الحالي هو أعلى بالنسبة للأرق الأجهزة، انظر الجدول رقم 1 للبيانات ذات الصلة والرسوم المتحركة (5) لEQE المنحنيات. الأصلي الخلايا ميكرون 2 سميكة، وبدون ح، ضوء للاحتباسافي هيئة الأوراق المالية في قياس الخطوة 1.7.) من ~ 15 سم / أمبير 2. بعد تصنيع مجموعة وجسيمات متناهية الصغر، هيئة الأوراق المالية يزيد تصل إلى حوالي 20 سم / أمبير 2، الذي هو تعزيز 32٪. وهو أفضل قليلا من تأثير تعزيز 25-30٪ من عاكس للمنتشر الخلفي فقط. بعد إضافة عاكس خلفي منتشر على إم جي إف 2 الكسوة إلى الخلية مع مجموعة جسيمات متناهية الصغر plasmonic، يتم زيادة JSC المزيد إلى 2 مللي أمبير / سم 22.3، أو تعزيز حوالي 45٪. لاحظ أن للخلية 3 ميكرون سميكة جميع التيارات هي أعلى، تصل إلى 25.7 مللي أمبير / سم 2 بينما في تعزيز نسبي أقل قليلا، و 42٪: ضوء للاحتباس له تأثير أكبر نسبيا في أرق الأجهزة.
| خلية سمك: | 2 ميكرومتر | 3 ميكرومتر | ||
| هيئة الأوراق المالية، أمبير / سم 2 | ترونج> +٪ | هيئة الأوراق المالية، أمبير / سم 2 | +٪ | |
| الخلية الأصلية | 15.4 | 18.1 | ||
| عاكس خلفي منتشر (R) | 20.1 | 30.5 | 21.5 | 18.8 |
| النانوية (NP) | 20.3 | 31.8 | 21.9 | 21.0 |
| NP / إم جي إف 2 / R | 22.3 | 45.3 | 25.7 | 42.0 |
الجدول رقم 1. Plasmonic الخلية قصيرة الدوائر الحالية وتعزيزه مقارنة الخلية الأصلية.
الشكل 1. عن قرب نظرا للبولي سيليكون الخلايا الشمسية الرقيقة مع شبكة metallisation.
/ ftp_upload/4092/4092fig2.jpg "/>
الشكل 2. مسح الإلكترون صورة مجهرية من جزيئات الفضة على سطح السيليكون.
الشكل 3. وجهة نظر تخطيطية لplasmonic الخلية الشمسية السيليكون البلورية الأغشية الرقيقة (وليس على النطاق).
الشكل 4 الخارجي الكم من الكفاءة وقصيرة الدائرة الحالية للخلايا الكريستالات الأغشية الرقيقة السليكون مع عاكس منتشر وplasmonic النانوية: متقطع السود - الأصلي 2 ميكرون سميكة الخلية دون ضوء للاحتباس، هيئة الأوراق المالية مللي أمبير / سم 2 15.36؛ الزرقاء - الخلية. مع عاكس الطلاء منتشر، هيئة الأوراق المالية 20.08 مللي أمبير / سم 2، أحمر - الخلية مع النانوية حج plasmonic، هيئة الأوراق المالية 20.31 مللي أمبير / سم 2؛ الخضراء - الخلية مع النانوية، إم جي إف 2، ومنتشر عاكس الطلاء، وهيئة الأوراق المالية 22،32 مللي أمبير / سم 2. الأرجواني - 3 خلية ميكرون سميكة (على الزجاج السميك 3 ملم) مع النانوية، إم جي إف 2، وعاكس منتشر، هيئة الأوراق المالية 25،7 مللي أمبير / سم 2 (لاحظ استجابة أقل الأزرق بسبب وجود خلافات غير مقصود في طبقات AR وسمك باعث). صلب أسود - 2 ميكرون خلية سميك محكم أعده تعزيز البلازما ترسيب الأبخرة الكيميائية (على الزجاج 3 مم سميكة)، هيئة الأوراق المالية 26،4 مللي أمبير / سم 2، كما هو موضح للمقارنة.
الرسوم المتحركة 1. اضغط هنا لمشاهدة الرسوم المتحركة .
الرسوم المتحركة 2. اضغط هنا لمشاهدة الرسوم المتحركة .
الرسوم المتحركة 3. اضغط هنا لمشاهدة الرسوم المتحركة.
4 الرسوم المتحركة. انقر هنا لعرض الرسوم المتحركة .
5 الرسوم المتحركة. اضغط هنا لمشاهدة الرسوم المتحركة .
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تبخرت خلايا السليكون الشمسية والكريستالات النانوية ضوء نثر plasmonic هم شركاء مثالية للاحتباس الضوء. هذه الخلايا هي مستو، وبالتالي فإنهم لا يستطيعون الاعتماد على تشتت الضوء من أسطح محكم، ولا يمكن plasmonic النانوية سيتم تشكيلها بسهولة على السطوح محكم. الخلايا واحد فقط، السطح الخلفي مع السيليكون يتعرض مباشرة، والذي يحدث أيضا أن يكون أفضل موقع للجسيمات متناهية الصغر plasmonic الأكثر فعالية للضوء نثر. وعلاوة على ذلك، وأسهل طريقة لتكوين جسيمات متناهية الصغر من قبل التلدين الحراري هو أ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
ويدعم هذا المشروع البحثي من قبل مجلس البحوث الأسترالي من خلال منحة الربط مع أي تي إل CSG الشمسية راو جينغ المحدودة يعترف لها من زمالة جامعة نائب المستشار نيو ساوث ويلز بعد الدكتوراه. وقد أخذت الصور بواسطة SEM Jongsung بارك باستخدام المعدات التي وفرتها وحدة المجهر الإلكتروني في جامعة نيو ساوث ويلز.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | تعليقات |
| فضة محبب | سيغما الدريخ | 303372 | 99.99٪ |
| إم جي إف 2، بلورات عشوائي، الصف بصري | سيغما الدريخ | 378836 | > = 99.99٪ |
| ديولكس طلاء سقف واحد معطف | ديولكس | R> 90٪ (500-1100 نانومتر) |
المراجع
- Kerf-free wafering. Henley, F. J. Proc. 35th IEEE Photovoltaic Specialist Conference, Honolulu, USA, , 1184-1192 (2010).
- Kunz, O., Wong, J., Janssens, J., Bauer, J., Breitenstein, O., Aberle, A. G. Shunting problems due to sub-micron pinholes in evaporated solid-phase crystallised poly-Si thin-film solar cells on glass. Progress Photovoilt.: Res. Appl. 17, 35-46 (2009).
- Kunz, O., Ouyang, Z. 5% Efficient evaporated solid-phase crystallised polycrystalline silicon solar cells. Progress Photovolt.: Res. Appl. 17, 567-573 (2009).
- Van Nieuwenhuysen, K., Payo, M. R. Epitaxially grown emitters for thin film silicon solar cells result in 16% efficiency. Thin Solid Films. 518, S80-S82 (2008).
- Lee, B. G., Stradin, P. Light-trapping by a dielectric nanoparticle back reflector in film silicon solar cells. Appl. Phys. Lett. 99, 064101(2011).
- Catchpole, K. R., Polman, A. Plasmonic solar cells. Optics Express. 16, 21793-21800 (2008).
- Ouyang, Z., Zhao, X. Nanoparticle enhanced light-trapping in thin-film silicon solar cells. Progress Photovolt.: Res. Appl. 19, 917-926 (2011).
- Catchpole, K. R., Polman, A. Design principle for particle plasmon enhanced solar cells. Appl. Phys. Lett. 93, 191113(2008).
- Beck, F. J., Mokkapati, S., Polman, A., Catchpole, K. R. Asymmetry in photocurrent enhancement by plasmonic nanoparticle arrays located on the front or on the rear of solar cells. Appl. Phys. Lett. 96, 033113(2008).
- Beck, F. J., Verhagen, E. Resonant SPP modes supported bt discrete metal nanoparticles on high index substrates. Optics Express. 19, 146-156 (2010).
- Kunz, O., Ouyang, Z., al, at 5% Efficient evaporated solid-phase crystallised polycrystalline silicon thin-film solar cells. Progress Photovolt. 17, 567-573 (2009).
- 10% Efficient CSG minimodules. Keevers, M. J., Young, T. L. Proc. 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Milan, Italy, , 1783-1790 (2007).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
