Name: Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Erfahren Sie die Transferdruckmethode zur Integration plasmonischer Silber-Nanostrukturen in mikrokristalline Silizium-Solarzellen. Diese Technik verbessert die Lichtabsorption und steigert den Wirkungsgrad durch effektives Licht-Trapping.

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Die Autoren danken der New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) unter dem Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI), Japan, für die finanzielle Unterstützung.

1. Herstellung von PDMS-Stempeln <ol><li> Legen Sie einen nanohole Form (nanoimprinted Cyclo Olefin-Polymer Kunststoff-Folie, Größe: 50 mm x 50 mm) in einem Polytetrafluorethylen (PTFE) Container. </li><li> Wiegen Vinylmethylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer (0,76 g der 50 mm × 50 mm Form) in einem Einweg-Glasflasche und mischt sie mit der Pt-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex (6 &amp; mgr; l unter Verwendung eines digitalen Mikropipette mit einem Einweg-Polypropylen-Spitze) und 2,4, 6,8-tetramethyltetra-Vinylcyclotetrasiloxan (24 &amp; mgr; l, unter Verwendung eines digitalen Mikropipette mit einem Einweg-Polypropylen-Spitze). </li><li> In Methylhydrogensiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer (0,24 ml, unter Verwendung eines digitalen Mikropipette mit einem Einweg-Polypropylen-Spitze) in der Glasflasche und mischen Sie es schnell mit einem Einweg-Glaspipette. Nachdem die Oberfläche der Form in der PTFE-Behälter gesetzt wird durch N 2 geblasen wird, gießen Sie die resultierende Mischung (&quot;harte&quot; PDMS-Präpolymer) auf der Form und starten Spin-Manteling bei 1.000 UpM für 40 sec, die Schichtdicke von ~ 40 &amp; mgr; m zu erzielen. </li><li> Den Spin-beschichtete Probe in einem Heißkammer bei 65 ° C für 30 min kurz vernetzen die harten PDMS vorerhitzt. </li><li> Während der Erwärmung, wiegen Silicon (6 g) und mischen Sie es mit dem Katalysator (0,6 g) in einem Einweg-Glasflasche. Legen Sie die Glasflasche in einem Vakuumexsikkator und gelten Vakuum (~ 133 Pa) für 15 Minuten, um die Luft in der Silikonmischung (&quot;weiche&quot; PDMS-Präpolymer) gefangen zu entfernen. </li><li> Nehmen Sie die Form und weichen PDMS-Präpolymer aus der Wärmekammer und Vakuumtrockenschrank, bzw., und die weichen PDMS schnell gießen Prepolymer auf die erhitzte Form. Die Dicke der weichen PDMS-Schicht ist ~ 3 mm. </li><li> Platzieren der resultierenden Probe im Vakuumexsikkator wieder zur weiteren Entgasung bei ~ 133 Pa mindestens 1 Stunde. </li><li> Übertragen der entgasten Probe zur Heizkammer und Anheizen allmählich bis auf 80 ° C (Aufheizrate ~ 3 ° C / min). Halten Sie diese Temperatur für 5 Stundenzu vernetzen die harten und weichen PDMS vollständig. </li><li> Nach dem Abkühlen der Probe bis auf RT, ziehen Sie die PDMS-Stempel vorsichtig aus der Form. Wiederverwendung der Form, um die zweite (oder mehr) Briefmarken vorzubereiten, falls erforderlich. Anmerkung: Die gleiche Form kann mindestens fünfmal ohne Abbau des Stempels Qualität eingesetzt werden. </li><li> Schneiden Sie die resultierende nanopillar Tempel (doppelschichtigen hart / weich PDMS Composite) 27 in Stücke der gewünschten Größe (in der Regel 7 mm x 7 mm für unsere Solarzellen) mit einem Messer und bewahren Sie sie an der Luft bis zur Verwendung. </li></ol> 2. Herstellung von Blockcopolymer-Lösungen <ol><li> Wiegen Sie das Pulver aus Polystyrol- Block poly-2-vinylpyridin (PS- b -P2VP) in einer Glasflasche und mischen Sie es mit o-Xylol in einem Verhältnis von 3 mg / ml (PS- b -P2VP / o-Xylol) . </li><li> Das Gemisch wird unter Verwendung eines PTFE-beschichteten Magnetrührstab bei 70 ° C für 1 Stunde. </li><li> Halten Sie die resultierende Lösung für mehr als 24 Stunden bei Raumtemperatur, ohne AufsehenRings um die Bildung von selbstorganisierten Mizellen abzuschließen. Dicht verschließen Sie die Lösung und speichern Sie sie unter Umgebungsbedingungen. Anmerkung: Die Qualität der Lösung ist auch ein Jahr nach der Herstellung unverändert. </li></ol> 3. Herstellung von μ c-Si: H Substrate <ol><li> F (bezeichnen Glas / SnO 2: F, bezeichnet) Wash Gläser mit SnO 2 bedeckt mit H 2 O (500 ml), Reinigungsmittel (500 ml) und H 2 O (500 ml) unter Verwendung eines Ultraschallbades bei RT (15 min für jeden). Trocknen Sie sie durch Einblasen von N 2. </li><li> Laden des gereinigten Glas / SnO 2: F Substrate in einem Substrathalter und Einlagen ZnO: Ga (20 nm) unter Verwendung eines Gleichstrom (DC) Sputter-System mit den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen. </li><li> Laden der Glas / SnO 2: F / ZnO: Ga Substrate in einem anderen Substrathalter und Einlagen μ c-Si: H p (10 nm), i (500 nm), und n (40 nm) Schichten mit einem plasmaunterstützten chemischen vapor Abscheidung (PECVD) System mit den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen. </li><li> Bewahren Sie die resultierende μ c-Si: H (Glas / SnO 2: F / ZnO: Ga / μ c-Si: H p - i - n) Substrate unter Vakuum oder N 2, bis die Transferdruckschritt. </li></ol> 4. Ag-Beschichtung von PDMS Briefmarken <ol><li> Durch Einblasen von N 2 waschen die PDMS-Stempel (hergestellt in Schritt 1) mit EtOH (30 ml) mit einem Ultraschallbad 15 min und trocken. </li><li> Laden die gereinigt PDMS-Stempel auf einem Probenhalter mit doppelseitigem Klebeband und Hinterlegung eines Ag-Films (10-80 nm) mit einem Elektronenstrahl (EB) Verdunstung mit folgenden Bedingungen: Abscheidungsrate = 5-10 Å / sec, Druck = ~ 1,5 × 10 -4 Pa. </li><li> Nehmen Sie die Ag-beschichtete Briefmarken aus der EB-Verdampfungssystem und sofort nutzen sie in der folgenden Transferdruckschritt. </li></ol> 5. Transferdruck von Ag Nanoscheiben auf ThinFilm Si Oberflächen <ol><li> Nehmen das Dünnschicht Si-Substraten unter Vakuum oder N 2 und Schleuderbeschichtung mit dem PS- b -P2VP Lösung gelagert (0,3 ml für 50 mm × 50 mm Probe, unter Verwendung einer digitalen Mikropipette mit einem Einweg-Polypropylen-Spitze) bei 5.000 rpm für 40 sec. </li><li> Befeuchten Sie die PS- b -P2VP beschichtete Oberfläche mit EtOH unter Verwendung eines digitalen Mikropipette (5 &amp; mgr; m / Zellfläche) und wenden die Ag-beschichtete PDMS-Stempel sanft auf die EtOH-nassen Oberfläche. Drücken Sie nicht die Stempel. </li><li> Legen Sie die Dünnschicht-Si-Substrat mit dem Stempel in einer Vakuumkammer und ein Vakuum (~ 133 Pa). </li><li> Nach 5 min, füllen Sie die Vakuumkammer mit Luft und nehmen Sie die Dünnschicht-Si-Substrat. </li><li> Entfernen Sie den Stempel aus der Dünnschicht-Si-Substrat durch Halten der beiden Seiten der Stempel mit einer Pinzette Ag Nanoscheiben-Druck übertragen. Hinweis: Falls erfolgreich, als grünlichen Fleck sichtbar, ist die Spur von Stempeln. </li><li> Mit einem kontinuierlichen Fluss von Et spülen umgedruckte Dünnfilm Si-SubstratOH für 15 sec (~ 30 ml) und trockne durch Blasen N 2. </li><li> Entfernen Sie den PS-b-P2VP Beschichtung unter Verwendung eines Ar-Plasmasystem. <ol><li> Setzen Sie den umgedruckt Dünnschicht-Si-Substrat in der Prozesskammer der Ar-Plasma-System. </li><li> Pumpe aus der Luft in den Prozessraum für ca. 5 min (Druck ~ 20 Pa). </li><li> Öffnen Sie das Ventil von einer Ar-Gasleitung und die Durchflussrate auf 4 sccm manuell einstellen. Warten für ~ 5 min, um den Druck auf 40 Pa zu stabilisieren. </li><li> Generieren Ar-Plasma für 108 sec. </li><li> Schließen Sie das Ventil des Ar-Gasleitung, das Pumpen zu stoppen, und füllen Sie Luft in die Prozesskammer, um so den Plasma gereinigt, umgedruckt Dünnschicht-Si-Substraten. </li></ol></li></ol> 6. Fertigstellung des Dünnschicht-Si-Solarzellen Fabrication <ol><li> Befestigen Metallmasken zu der umgedruckte Dünnfilm Si-Substrate nach der Behandlung mit Argonplasma Polyimidfolien. </li><li> Laden die maskierten Substrate in einem Substrathalter eines DC-Sputtersystems und Deposit ZnO: Ga (100 nm), Ag (250 nm) und ZnO: Ga (40 nm) aufeinanderfolgend mit den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen. </li><li> Trennen der Metallmasken von den Substraten zu entfernen und die maskierten Dünnschicht Si-Schichten (dh der Bereich, in dem ZnO: Ga und Ag wurden nicht hinterlegt) unter Verwendung eines reaktiven Ionenätzens (RIE) -System. <ol><li> Die Proben werden in der Prozesskammer des RIE-System. </li><li> Auspumpen der Luft in der Behandlungskammer unter Befolgung der Herstelleranweisungen. </li><li> Stellen Sie die Prozessbedingungen wie folgt nach den Anweisungen des Herstellers: SF 6 / O 2 Durchflussrate = 100/20 sccm, Druck = 20 Pa, Leistung 100 W, Zeit = 1 min 20 sec. </li><li> Öffnen die SF 6 und O 2 Gasleitungen Stabilisierung des Drucks und erzeugen Plasma. </li><li> Schließen Sie das Ventil der SF 6 und O 2 Gasleitung, das Pumpen zu stoppen, und füllen N 2 in die Prozesskammer, um so den Proben. </li></ol></li><li> Lege dasProben in einem Vakuum-Glühkammer und starten Erhitzen allmählich bis zu 175 ° C unter Vakuum (~ 133 Pa). Halten Sie diese Temperatur für 2 Stunden, und lassen auf RT abkühlen. Füllen Sie Luft in der Kammer und nehmen Sie Proben, die Zellen können nun aufgerufen werden. </li><li> Lötmittel Sn-Zn-basierte Legierung, die auf der transparenten Vorderelektrode (Glas / SnO 2: F / ZnO: Ga, der belichtete Teil durch das RIE-Behandlung) unter Verwendung einer Ultraschall-Lötvorrichtung. </li></ol> 7. Messung der externe Quanteneffizienz (EQE) <ol><li> Bringen Sie einen Lichtschutzmaske zu einer fabrizierten Zelle unter Verwendung von Polyimid-Band und den maskierten Zelle in einem Zellenhalter. Verbinden Sonden zur Vorderseite gelötet Elektrode (+) und zurück Ag / ZnO: Ga-Elektrode (-). </li><li> Messen EQE-Spektren unter Verwendung eines EEP-Messsystem den Anleitungen des Herstellers mit einem Wellenlängenbereich und der 300-1,100 nm und 5 nm. </li></ol> 8. Messung der Photovoltaik-Strom-Spannungs- (JV) Zeichenschaften <ol><li> Kalibrieren der Lichtstärke einer JV Kennzahlmesssystem unter Verwendung eines amorphen Si-Referenzzelle. <ol><li> Stellen Sie die amorphe Si-Referenzzelle auf einen Zellenhalter des JV Eigenschaften Messsystem und beleuchten das Licht. </li><li> Lesen Sie das Licht erzeugten Strom unter Verwendung eines digitalen Multimeter in der JV Eigenschaften Messsystem ausgestattet. Passen Sie die Lichtintensität, bis das Licht erzeugten Strom zeigt den richtigen Wert für die Referenzzelle (8,34 mA / cm 2). </li></ol></li><li> Bringen Sie einen Lichtschutzmaske in eine Zelle und stellen Sie die maskierte Zelle in einem Zellenhalter. Verbinden Sonden zur Vorderseite gelötet Elektrode (+) und zurück Ag / ZnO: Ga-Elektrode (-). </li><li> Beleuchten die kalibriert Licht (100 mW / cm 2, 1 Sonnen) auf der Zelle zu messen und durch Licht erzeugten Ströme mit dem JV Eigenschaften Messsystem nach Herstellerangaben mit einer Spannung von 0,02 V. Schritt </li></ol>

<ol><li>Murray, W. A., Barns, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Materials.</a> Adv. Mater. 19, 3771-3782 (2007).</li>
<li>Atwater, H. A., Polman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonics+for+improved+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Plasmonics for improved photovoltaic devices.</a> Nat. Mater. 9, 205-213 (2010).</li>
<li>Green, M. A., Pillai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+plasmonics+for+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photon%22%5BJournal%5D)">Harnessing plasmonics for solar cells.</a> Nat. Photon. 6, 130-132 (2012).</li>
<li>Yu, Z., Raman, A., Fan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamental+limit+of+nanophotonic+light+trapping+in+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Fundamental limit of nanophotonic light trapping in solar cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 17491-17496 (2010).</li>
<li>Callahan, D. M., Munday, J. N., Atwater, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solar+Cell+Light+Trapping+beyond+the+Ray+Optic+Limit%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Solar Cell Light Trapping beyond the Ray Optic Limit.</a> Nano Lett. 12, 214-218 (2012).</li>
<li>Biswas, R., Xu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photonic+and+plasmonic+crystal+based+enhancement+of+solar+cells+%E2%80%94+Theory+of+overcoming+the+Lambertian+limit%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">Photonic and plasmonic crystal based enhancement of solar cells — Theory of overcoming the Lambertian limit.</a> J. Non-Cryst. Solids. 358, 2289-2294 (2012).</li>
<li>Yablonovitch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+ray+optics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Statistical ray optics.</a> J. Opt. Soc. Am. 72, 899-907 (1982).</li>
<li>Chantana, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localized+surface+plasmon+enhanced+microcrystalline+silicon+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">Localized surface plasmon enhanced microcrystalline silicon solar cells.</a> J. Non-Cryst. Solids. 358, 2319-2323 (2012).</li>
<li>Tan, H., Santbergen, R., Smets, A. H. M., Zeman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Light+Trapping+in+Thin-film+Silicon+Solar+Cells+with+Improved+Self-Assembled+Silver+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Light Trapping in Thin-film Silicon Solar Cells with Improved Self-Assembled Silver Nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 4070-4076 (2012).</li>
<li>Mizuno, H., Sai, H., Matsubara, K., Kondo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+Trapping+by+Ag+Nanoparticles+Chemically+Assembled+inside+Thin-Film+Hydrogenated+Microcrystalline+Si+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Light Trapping by Ag Nanoparticles Chemically Assembled inside Thin-Film Hydrogenated Microcrystalline Si Solar Cells.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 51, 042302-1-4(2012).</li>
<li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+Enhancement+in+Thin-Film+Amorphous+Silicon+Solar+Cells+Enabled+by+Nucleated+Silver+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Broadband Enhancement in Thin-Film Amorphous Silicon Solar Cells Enabled by Nucleated Silver Nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 2187-2192 (2012).</li>
<li>Spinelli, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Impedance+Matching+Using+Coupled+Plasmonic+Nanoparticle+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical Impedance Matching Using Coupled Plasmonic Nanoparticle Arrays.</a> Nano Lett. 11, 1760-1765 (2011).</li>
<li>Temple, T. L., Bagnall, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+properties+of+gold+and+aluminium+nanoparticles+for+silicon+solar+cell+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Optical properties of gold and aluminium nanoparticles for silicon solar cell applications.</a> J Appl. Phys. 109, 084343-1-13(2011).</li>
<li>Ferry, V. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+Spatial+Correlations+for+Broadband+Light+Trapping+Nanopatterns+in+High+Efficiency+Ultrathin+Film+a-Si%3AH+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optimized Spatial Correlations for Broadband Light Trapping Nanopatterns in High Efficiency Ultrathin Film a-Si:H Solar Cells.</a> Nano Lett. 11, 4239-4245 (2011).</li>
<li>Paetzold, U. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+reflection+grating+back+contacts+for+microcrystalline+silicon+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic reflection grating back contacts for microcrystalline silicon solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 181105-1-3(2011).</li>
<li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+B%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint Lithography.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 14, 4129-4133 (1996).</li>
<li>Na, S. -I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Polymer+Solar+Cells+with+Surface+Relief+Gratings+Fabricated+by+Simple+Soft+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Efficient Polymer Solar Cells with Surface Relief Gratings Fabricated by Simple Soft Lithography.</a> Adv. Funct. Mater. 18, 3956-3963 (2008).</li>
<li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Soft Lithography.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 37, 550-575 (1998).</li>
<li>Battaglia, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+Trapping+in+Solar+Cells%3A+Can+Periodic+Beat+Random%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Light Trapping in Solar Cells: Can Periodic Beat Random.</a> ACS Nano. 6, 2790-2797 (2012).</li>
<li>Hsu, C. -M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Efficiency+Amorphous+Silicon+Solar+Cell+on+a+Periodic+Nanocone+BackReflector%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Energy+Mater%22%5BJournal%5D)">High-Efficiency Amorphous Silicon Solar Cell on a Periodic Nanocone BackReflector.</a> Adv. Energy Mater. 2, 628-633 (2012).</li>
<li>Hulteen, J. C., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanosphere+lithography%3A+A+materials+general+fabrication+process+for+periodic+particle+array+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+A%22%5BJournal%5D)">Nanosphere lithography: A materials general fabrication process for periodic particle array surfaces.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 13, 1553-1558 (1995).</li>
<li>Daif, O. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Front+side+plasmonic+effect+on+thin+silicon+epitaxial+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Sol.+Energy+Mater.+Sol.+Cells%22%5BJournal%5D)">Front side plasmonic effect on thin silicon epitaxial solar cells.</a> Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 104, 58-63 (2012).</li>
<li>Niesen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Efficiency+Enhancement+of+High+Performance+Organic+Solar+Cells+with+a+Nanostructured+Rear+Electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Energy+Mater%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Efficiency Enhancement of High Performance Organic Solar Cells with a Nanostructured Rear Electrode.</a> Adv. Energy Mater. 3, 145-150 (2013).</li>
<li>Fredriksson, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hole-Mask+Colloidal+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Hole-Mask Colloidal Lithography.</a> Adv. Mater. 19, 4297-4302 (2007).</li>
<li>Mizuno, H., Kaneko, T., Sakata, I., Matsubara, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capturing+by+self-assembled+block+copolymer+thin+films%3A+transfer+printing+of+metal+nanostructures+on+textured+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Capturing by self-assembled block copolymer thin films: transfer printing of metal nanostructures on textured surfaces.</a> Chem. Commun. 50, 362-364 (2014).</li>
<li>Mizuno, H., Sai, H., Matsubara, K., Takato, H., Kondo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer-printed+silver+nanodisks+for+plasmonic+light+trapping+in+hydrogenated+microcrystalline+silicon+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Express%22%5BJournal%5D)">Transfer-printed silver nanodisks for plasmonic light trapping in hydrogenated microcrystalline silicon solar cells.</a> Appl. Phys. Express. 7, 112302-1-4(2014).</li>
<li>Odom, T. W., Love, J. C., Wolfe, D. B., Paul, K. E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+Pattern+Transfer+in+Soft+Lithography+Using+Composite+Stamps%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Improved Pattern Transfer in Soft Lithography Using Composite Stamps.</a> Langmuir. 18, 5314-5320 (2002).</li>
<li>Schmid, H., Michel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Siloxane+Polymers+for+High-Resolution%2C+High-Accuracy+Soft+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Siloxane Polymers for High-Resolution, High-Accuracy Soft Lithography.</a> Macromolecules. 33, 3042-3049 (2000).</li>
<li>Loo, Y. -L., Willett, R. L., Baldwin, K. W., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interfacial+Chemistries+for+Nanoscale+Transfer+Printing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Interfacial Chemistries for Nanoscale Transfer Printing.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 7654-7655 (2002).</li>
<li>Hylton, N. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+mitigation+in+plasmonic+solar+cells%3A+aluminium+nanoparticles+for+broadband+photocurrent+enhancements+in+GaAs+photodiodes%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Loss mitigation in plasmonic solar cells: aluminium nanoparticles for broadband photocurrent enhancements in GaAs photodiodes.</a> Sci. Rep. 3, 2874-1-6(2013).</li>
<li>Delamarche, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcontact+Printing+Using+Poly%28dimethylsiloxane%29+Stamps+Hydrophilized+by+Poly%28ethylene+oxide%29+Silanes%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Microcontact Printing Using Poly(dimethylsiloxane) Stamps Hydrophilized by Poly(ethylene oxide) Silanes.</a> Langmuir. 19, 8749-8758 (2003).</li>
<li>Mizuno, H., Sai, H., Matsubara, K., Kondo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Light+Trapping+in+Amorphous+Si+Solar+Cells+Using+Periodic+Ag+Nanodisk+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Proc%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Light Trapping in Amorphous Si Solar Cells Using Periodic Ag Nanodisk Structures.</a> MRS Proc. , 1627-1613 (2014).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

In diesem Artikel wurde eine doppellagige hart / weich PDMS Verbund als Stempelmaterialien eingesetzt. 27 Diese Verbindung wurde festgestellt, wesentlich zu sein, um das übergeordnete Nanostruktur in der Form, die eine hexagonal dicht gepackten Rundlochanordnung, deren Durchmesser gerade replizieren von 230 nm, Tiefe von 500 nm, und das Loch Mitte-zu-Mitte-Abstand von 460 nm. Wenn nur weichen PDMS verwendet wurde, die Marke immer in einem schlecht nanostrukturierte Oberfläche führte (beispielsweise keine scha...

Es hat eine langjährige Forderung für die Anwendung von funktionellen Nanostrukturen in einer breiten Palette von technologischen Bereich. Einer der Erwartungen für diesen Trend ist die neue Design der Gerätearchitekturen was zu einer verbesserten oder innovative Leistungen zu öffnen. Auf dem Gebiet der Solarzellen, zum Beispiel die Verwendung von Metall-Nanostrukturen wurde aktiv durch ihre faszinierende optische (dh Plasmonen) Eigenschaften 1 potenziell vorteilhaft für effektive Lichtfangsysteme konstruieren, erforscht. 2,3 Tat einige theoretische Studien 4 -6 haben vorgeschlagen, dass solche plasmonischer Lichteinfang könnte, die größer als die herkömmliche Strahlenoptik (Texturierung) -basierte Lichtgrenze Trapping. 7 Als Ergebnis zu erzielen, die Entwicklung von Strategien, um die gewünschte Metallnanostrukturen mit Solarzellen integriert zunehmend an Bedeutung, um diese zu realisieren theoretischen Vorhersagen. Eine Reihe von Strategienvorgeschlagen worden, um dieser Herausforderung zu begegnen. 8-24 Dazu gehören beispielsweise einfache (Low-Cost) Tempern der Metallfolien 8,9 oder Dispersion vorsynthetisierten Metall-Nanopartikel, 10,11 die beide führten zu erfolgreichen Demonstrationen Plasmonen Lichteinfang. Es sollte jedoch darauf hin, dass die Metall-Nanostrukturen durch diese Ansätze hergestellt sind üblicherweise schwierig zu den theoretischen Modellen übereinstimmt hingewiesen. Demgegenüber sind die traditionellen nanofabrication Techniken in der Halbleiterindustrie, wie beispielsweise Fotolithographie und Elektronenstrahllithographie, 12,13 Strukturen können auch unter der Sub-100 nm-Ebene zu kontrollieren, sondern sie sind oft zu teuer und zeitaufwendig, um Solarzellen anwenden, denen ein großflächiger Fähigkeit mit niedrigen Kosten wesentlich. Um die kostengünstigen, mit hohem Durchsatz und Flächenbedarf mit nanoskaligen Steuerbarkeit Methoden wie Nanoimprintlithografie 14-16 Weichlithographie, 17,18 erfüllen </sup&gt; Nanokugel-Lithographie, 19-21 und Lochmaske kolloidale Lithographie 22-24 wäre vielversprechend. Unter diesen Entscheidungen haben wir einen weichen lithographischen, fortschrittliche Übertragungsdrucktechnik entwickelt. 25 Mit einer nanostrukturierten Poly (dimethylsiloxan) (PDMS) Briefmarken und Blockcopolymer-basierten Haftschichten, könnte Musterung bestellt Metallnanostrukturen leicht auf eine Reihe von technologisch erreicht werden relevanten Materialien, einschließlich derjenigen für Solarzellen. Der Schwerpunkt dieses Artikels ist es, die Einzelheiten des Verfahrens der Transferdruck Ansatz zu beschreiben, um wirksam Lichteinfang plasmonischer Nanostrukturen in bestehenden Solarzellenstrukturen zu integrieren. Als demonstrativen Fall Ag Nanoscheiben und Dünnschicht hydriertem mikrokristallinem Si (&amp; mgr; c-Si: H) Solarzellen wurden in diese Studie ausgewählt (Abbildung 1), 26, obwohl auch andere Arten von Metallen und Solarzellen mit diesem Ansatz vereinbar sind. Zusammen mit seinen ProzessEinfachheit, würde der Ansatz von Interesse für diverse Forscher als ein praktisches Tool, um funktionelle Metallnanostrukturen mit Geräten zu integrieren.

<table><tbody><tr><td>Nanoloch-Form</td><td><a href="http://www.scivax.com">Scivax</a></td><td>FLH230/500-120</td><td></td></tr><tr><td>PTFE-Behälter</td><td><a href="http://www.colbyeishin.com">Eishin</a></td><td>n/a</td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td colspan="4">Hart-PDMS-Materialien</td></tr><tr><td>Vinylmethylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer</td><td><a href="http://www.gelest.com/gelest/forms/ Startseite/home.aspx">Gelest</a></td><td>VDT-731</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; Pt-Divinyltetramethyldisiloxan-Komplex</td><td><a href="http://www.gelest.com/gelest/forms/Home/home.aspx">Gelest</a></td><td>SIP6831.1</td><td></td></tr><tr><td>Methylhydrosiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer</td><td><a href="http://www.gelest.com/gelest/forms/Home/home.aspx">Gelest</a></td><td>HMS-301</td><td></td></tr><tr><td>2,4,6,8-Tetramethyltetra-vinylcyclotetrasiloxan</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com">Sigma-Aldrich</a></td><td>396281</td><td>Additiv für Hart-PDMS</td></tr><tr><td>Soft-PDMS Materialien</td><td><a href="http://www.dowcorning.com">Dow Corning</a></td><td>Sylgard-184</td><td>Silikon-Vorläufer</td></tr><tr><td>PS-b-P2VP</td><<td>a href="http://polymersource.com">Polymerquelle</a></td><td>P5742-S2VP</td><td>Mn &times; 103 = 133-b-132</td></tr><tr><td>Glas/SnO2:F substrates</td><td><a href="http://www.agc.com/english/company">Asahi Glass Co. Ltd.</a></td><td>Type VU</td><td>Chemisch mechanisch poliert von D-process Inc. (http://d-process.jp/index.html) zur Abflachung der Oberflächen</td></tr><tr><td>Reinigungsmittel</td><td>Fruuchi Chemical Co. http://www.furuchi.co.jp/eng/main.htm</td><td>Semico-clean 56</td><td>Wird für die Reinigung von Glas/SnO2:F-Substraten</td></tr><tr><td>verwendet ZnO:Ga-Stützziel</td><td><a href="http://www.agcc.jp/2005/en/index.html">AGC Ceramics Co. Ltd.</a></td><td>5.7GZO</td><td></td></tr><tr><td>Ag-Stützziel</td><td><a href="http://www.mitsubishicarbide.com/mmc/en/index.html">Mitsubishi Materials Co.</a></td><td>4NAg</td><td></td></tr><tr><td>Doppelseitiges Klebeband</td><td><a href="http://nisshin-em.co.jp/information/carbontape.html">Nisshin EM Co.</a></td><td>732</td><td></td></tr><tr><td>Polyimidband</td><td><a href="http://www.dupont.com/products-and-services/membranes-films/polyimide-films/brands/kapton-polyimide-film.html">Dupont</a></td><td>Kapton 650S#25</td><td></td></tr><tr><td>Sn-Zn-basiertes Lot</td><td><a href="http://www.kuroda-techno.com/english/index.html">Kuroda Techno Co., Ltd.</a></td><td>Cerasolzer AL-200</td><td></td></tr><tr><td>Digitale Mikropipette</td><td><a href="http://www.nichiryo.co.jp/en/product/pipette/ex/index.html">Nichiryo</a></td><td>00-NPX2-20 00-NPX2-200 00-NPX2-1000</td><td></td></tr><tr><td>Heizkammer</td><td><a href="http://www.eyelaworld.com/product_view.php?id=120">Tokyo Rikakikai Co., Ltd.</a></td><td>VOS-201SD</td><td></td></tr><tr><td>Elektronenstrahlverdampfer</td><td><a href="https://www.canon-anelva.co.jp/english/index.html">Canon-Anelva</a></td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Elektronenstrahlverdampfer</td> nach Maß<td><a href="http://arios.com/">Arios</a></td><td>n/a</td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Sputtersystem</td><td><a href="http://www.ulvac.co.jp/en">Ulvac</a></td><td>SBR-2306</td><td></td></tr><tr><td>PECVD-System</td><td><a href="http://www.shimadzu.co.jp/emit/en/">Shimadzu Emit Co. Ltd.</a></td><td>SLCM-13</td><td></td></tr><tr><td>Ar Plasmasystem</td><td><a href="http://www.plasma.de/index.html">Diner Electric Gmbh</a></td><td>Femto</td><td></td></tr><tr><td>RIE system</td><td><a href="http://www.samcointl.com">Samco Inc.</a></td><td>RIE-10NR</td><td></td></tr><tr><td>Ultraschall-Lötgerät</td><td><a href="http://www.colbyeishin.com/sub_sunbonder.htm">Colby-Eishin Enterprises, Inc.</a></td><td>SUNBONDER</td><td></td></tr><tr><td>EQE Messsystem</td><td><a href="http://www.bunkoukeiki.co.jp/">Bunkoukeiki Co. Ltd.</a></td><td>CEP-25BXS</td><td></td></tr><tr><td>J-V Kennlinienmesssystem</td><td><a href="http://www.bunkoukeiki.co.jp/">Bunkoukeiki Co. Ltd.</a></td><td>OTENTOSUN-5S-I/V</td><td></td></tr><tr><td>Referenzzelle für amorphes Si</td><td><a href="http://www.bunkoukeiki.co.jp/">Bunkoukeiki Co. Ltd.</a></td><td>WPVS-NPB-S1</td><td>Für die Kalibrierung der Lichtintensität</td></tr><tr><td>Digitales Multimeter</td><td><a href="http://www.keithley.com/">Keithley Instruments Inc.</a></td><td>2400</td><td></td></tr></tbody></table>

integration of light trapping silber-nanostrukturen in hydrogenated microcrystalline silicon solar cells durch transferdruck

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

Eine der möglichen Anwendungen von Metall-Nanostrukturen ist das Einfangen von Licht in Solarzellen, wo einzigartige optische Eigenschaften von nanoskaligen Metallen, allgemein bekannt als plasmonische Effekte, eine wichtige Rolle spielen. Die Forschung auf diesem Gebiet wurde jedoch dadurch behindert, dass es schwierig war, Geräte herzustellen, die die gewünschten funktionalen Metallnanostrukturen enthalten. Um eine praktikable Strategie für dieses Problem zu entwickeln, zeigen wir hier einen auf Transferdruck basierenden Ansatz, der die schnelle und kostengünstige Integration von designten Metallnanostrukturen in eine Vielzahl von Bauelementarchitekturen, einschließlich Solarzellen, ermöglicht. Nanopillar-Poly(dimethylsiloxan) (PDMS)-Stempel wurden aus einer kommerziell erhältlichen Nanoloch-Kunststofffolie als Urform hergestellt. Auf diesen nanostrukturierten PDMS-Stempeln wurden Ag-Filme abgeschieden, die dann auf eine mit Blockcopolymer (Bindeschicht) beschichtete hydrierte Si (μc-Si:H)-Oberfläche gedruckt wurden, um geordnete Ag-Nanodisk-Strukturen zu erhalten. Es wurde bestätigt, dass die resultierenden μc-Si:H-Solarzellen mit Ag-Nanodisks im Vergleich zu einer Zelle ohne die transfergedruckten Ag-Nanodisks eine höhere Leistung aufweisen, dank des plasmonischen Lichteinfangeffekts, der von den Ag-Nanodisks abgeleitet wird. Aufgrund der Einfachheit und Vielseitigkeit wäre auch eine weitere Geräteanwendung durch diesen Ansatz möglich.

Abbildung 2 wird das allgemeine Verfahren zur Umdrucken Ag Nanoscheiben auf der Oberfläche des &amp; mgr; c-Si: H (n-Schicht). Kurz gesagt, ein Ag-Film (Dicke: 10-80 nm) wird zuerst auf der Oberfläche eines PDMS-Stempels nanopillar durch Elektronenstrahlverdampfung abgeschieden. Parallel dazu wird eine PS- b -P2VP Lösung auf die Oberfläche einer frisch hergestellten uc-Si aufgeschleudert: H n-Schicht. Anschließend wird ein Tropfen der EtOH auf der PS- b -P2VP beschich...

Eine praktikable Transferdruck-basierte Methode zur Einführung plasmonischer Metallnanostrukturen in Solarzellen wird beschrieben. Unter Verwendung von Nanosäulen-Poly(dimethylsiloxan)-Stempeln wurde ein Ag-basiertes geordnetes Nanodisk-Array in standardmäßige hydrierte mikrokristalline Si-Solarzellen integriert, was zu einer verbesserten Geräteleistung aufgrund des plasmonischen Lichteinfangs führte.

Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Das übergeordnete Ziel dieser Transferdrucktechnik ist es, eine praktikable Methodik zur Integration funktionaler plasmonischer Nanostrukturen in Bauelemente wie Solarzellen bereitzustellen. Diese Methode kann dazu beitragen, die praktische Anwendung von Meta-Nanostrukturen wie prismischen Solarzellen voranzutreiben. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass man schnell gewünschte oder gestaltete Meta-Nanostrukturen in bestehende Gerätestrukturen einführen kann, was zu signifikanten Änderungen im ursprünglichen Herstellungsprozess führt.Obwohl diese Methode speziell für Solarzellen entwickelt wurde, kann sie auch auf andere Bauelemente mit plasmonischen Eigenschaften wie rechtsstrahlenden Dioden und Sensoren angewendet werden. Setzen Sie zunächst eine Nanolochform in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen ein. Als nächstes werden 0,76 Gramm Vinylmethyl-Suboxan-Dimethyl-Suboxan-Copolymer in eine Einweg-Glasflasche gegeben.Verwenden Sie eine Mikropipette mit einer Einwegspitze aus Polypropylen, um dem Copolymer sechs Mikroliter Platindivinyltetraethyldioxankomplex hinzuzufügen. Als nächstes fügen Sie mit einer Mikropipette mit einer Einwegspitze aus Polypropylen 24 Mikroliter 2 4 6 8 Tetraethyltetravinylcyclotetrasuboxane zum Copolymer hinzu und mischen Sie die Lösung. Diese Volumina werden bei Bedarf kurz verändert, um im gleichen Verhältnis mit dem Copolymer zu bleiben.Geben Sie dann 240 Mikroliter Methylhydros, Laane Dimethylsuboxan Copolymer, in die Glasflasche und mischen Sie es schnell Mit einer Einweg-Glaspipette blasen Sie die Oberfläche der Mischung kurz mit Stickstoff und gießen Sie dann das resultierende harte PDMS-Prepolymer auf eine kommerziell erhältliche gemusterte Form, die auf eine Schleuderspinnschicht gelegt wurde, beschichten Sie die Form bei 1000 U/min für 40 Sekunden, um eine Schichtdicke von etwa 40 Mikrometern zu erreichen. Legen Sie dann die mit Schleuderfolie beschichtete Probe für 30 Minuten in eine vorgeheizte Kammer bei 65 Grad Celsius. Um das harte PDMS während des Erhitzens kurz zu vernetzen, mischen Sie sechs Gramm Silikon mit 0,6 Gramm Katalysator in einer Einweg-Glasflasche.Variieren Sie bei Bedarf die Menge des Katalysators, um ein Verhältnis von eins zu 10 mit dem Silikon beizubehalten. Stellen Sie dann die Glasflasche in ein Vakuum-Trockenmittel und wenden Sie ein Vakuum von ca. 133 Pascal für 15 Minuten an, um die Mischung zu entgasen. Gießen Sie anschließend die DGAs-Mischung schnell auf die erhitzte Form, um eine weiche PDMS-Schicht von etwa drei Millimetern Dicke zu erzeugen.Legen Sie die resultierende Probe wieder in das Vakuum, trocknen Sie sie und entgasen Sie sie für eine weitere Stunde. Anschließend wird die Degas-Probe in die Heizkammer überführt und von Raumtemperatur auf 80 Grad Celsius mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Grad Celsius pro Minute erhitzt. Halten Sie die Probe fünf Stunden lang bei 80 Grad Celsius, um das harte und weiche PDMS nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur vollständig zu vernetzen.Ziehen Sie den PDMS-Stempel vorsichtig aus der Form ab. Verwenden Sie die Form bis zu fünfmal wieder, um bei Bedarf zusätzliche Stempel vorzubereiten. Schneiden Sie den entstandenen Nano-Säulenstempel mit einem Messer in sieben mal sieben Millimeter große Stücke und lagern Sie sie bis zur Verwendung unter Luft.Bereiten Sie zusätzlich die Blockcopolymer-Bindungsschichtlösung und die hydrierten mikrokristallinen Silikonsubstrate vor, wie in dem begleitenden Textprotokoll beschrieben. Waschen Sie die PDMS-Stempel 15 Minuten lang in 30 Milliliter Ethanol in einem Ultraschallbad und trocknen Sie dann den Stempel, indem Sie ihn mit reinem Stickstoff anblasen. Befestigen Sie anschließend die gereinigten PDMS-Stempel mit doppelseitigem Klebeband auf einem Probenhalter.Anschließend geben Sie die Proben in ein Elektronenstrahlverdampfungssystem und scheiden mit einer Abscheidungsrate von fünf bis 10 Angström pro Sekunde und einem Druck von etwa 3,5 mal 10 bis minus vier Pascal einen 10 bis 80 Nanometer dicken Silberfilm auf die Stempel auf. Nehmen Sie die silberbeschichteten Stempel aus dem Verdampfungssystem und verwenden Sie sie sofort im Transferdruckschritt. Man nehme die Dünnschicht-Siliziumsubstrate, die wie im beigefügten Textprotokoll beschrieben hergestellt worden seien, und beschichte sie 40 Sekunden lang mit 0,3 Millilitern der Blockcopolymer-Bindungslösung bei 5.000 U/min.Befeuchten Sie anschließend die Oberfläche der beschichteten Substrate mit einer digitalen Mikropipette mit Ethanol und tragen Sie dann den silberbeschichteten PDMS-Stempel sanft auf die Ethanol-Nassoberfläche auf. Drücken Sie den Stempel nicht, wenn Sie den PDM-Stempel auf die Unterrate anwenden. Bitte vermeiden Sie es, es zu drücken.Es genügt, einfach zu drücken. Der Stempel stellt aufgrund der Oberflächenspannung von Ethanol spontan einen engen Kontakt zwischen der Oberflächenrate her. Als nächstes legen Sie das Dünnschicht-Siliziumsubstrat zusammen mit einem Stempel in eine Vakuumkammer und legen ein Vakuum von etwa 133 Pascal an.Füllen Sie nach fünf Minuten die Vakuumkammer mit Luft und nehmen Sie das Dünnschicht-Siliziumsubstrat heraus. Entfernen Sie den Stempel vom Dünnschicht-Silikonsubstrat, indem Sie beide Seiten der Stempelpinzette festhalten, um gedruckte Silber-Nanoscheiben zu übertragen. Wenn dies erfolgreich ist, ist die Spur des Stempelns als grüner Fleck sichtbar.Spülen Sie das transferbedruckte Dünnschicht-Siliziumsubstrat 15 Sekunden lang mit einem kontinuierlichen Strom von Ethanol und trocknen Sie dann das Substrat, indem Sie es mit Stickstoffgas besprühen. Legen Sie anschließend das transfergedruckte Dünnschicht-Siliziumsubstrat in die Prozesskammer einer Argonne-Plasmaanlage. Pumpen Sie die Luft in der Prozesskammer etwa fünf Minuten lang ab, um einen Druck von etwa 20 Pascal zu erreichen.Öffnen Sie dann das Ventil der Argonnengasleitung und stellen Sie die Durchflussrate manuell auf etwa vier SCCM oder die zur Plasmaerzeugung erforderliche Durchflussmenge ein. Warten Sie etwa fünf Minuten, bis sich der Druck auf 40 Pascal stabilisiert hat. Schalten Sie dann das System ein, um Argonnenplasma für 108 Sekunden zu erzeugen.Schließen Sie abschließend das Ventil der Gasleitung, stoppen Sie das Pumpen und füllen Sie Luft in die Prozesskammer, um das gereinigte Plasma herauszunehmen und bedruckte Dünnschicht-Silikonsubstrate zu übertragen. Befolgen Sie den Rest des begleitenden Textprotokolls, um zu erfahren, wie Sie die Herstellung der Dünnschicht-Siliziumsolarzelle abschließen und ihren Wirkungsgrad und ihre Leistung messen können. Diese Rasterelektronenmikroskopie-Bilder des resultierenden Silber-Nanoscheiben-Arrays auf hydrierten mikrokristallinen Siliziumsubstraten zeigen deutlich einige der nanoskaligen Merkmale, die in das Design integriert sind.Der Durchmesser der Nanoscheiben beträgt durchschnittlich 200 Nanometer. Der Abstand zwischen Zentrum und Zentrier beträgt durchschnittlich 460 Nanometer und die Dicke der Silber-Nanoscheiben beträgt durchschnittlich 40 Nanometer. Die externen Quanteneffizienzspektren der hergestellten Zellen werden hier im Vergleich zu einer Referenzzelle gezeigt.Die in die Silber-Nanoscheibe eingebaute Zelle zeigte höhere Signale im langen Wellenlängenbereich von 650 bis 1.100 Nanometern. Eine solche wellenlängenselektive Verstärkung zeigt deutlich die bevorzugte Wirkung der plasmonenaktiven Silber-Nanoscheiben für den Einsatz in Solarzellen. Nämlich die plasmonische Lichtfalle muss einmal eingehalten werden, dass der Transferdruckprozess in weniger als 30 Minuten abgeschlossen werden kann, wenn er ordnungsgemäß durchgeführt wird.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

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