Fabricación de rejillas de alto contraste para la División del espectro de dispersión de elementos en un Sistema de Concentración Fotovoltaica

Resumen

Se demuestra la fabricación de rejillas de alto contraste como elemento dispersivo de división de espectro paralelo en un sistema fotovoltaico concentrado. Se describen los procesos de fabricación, incluida la litografía de nanoimpresión, la pulverización catódica de TiO₂ y el grabado iónico reactivo. Los resultados de la medición de reflectancia se utilizan para caracterizar el rendimiento óptico.

Resumen

Se diseñan y fabrican rejillas de alto contraste y se propone su aplicación en un elemento dispersivo de división de espectro paralelo que puede mejorar la eficiencia de conversión solar de un sistema fotovoltaico concentrado. El sistema propuesto también reducirá el costo de las células solares en el sistema fotovoltaico concentrado al reemplazar las costosas células solares en tándem con las células solares de unión única rentables. Se optimizaron numéricamente las estructuras y los parámetros de las rejillas de alto contraste para los elementos dispersivos. La fabricación de rejillas de alto contraste en grandes superficies se demostró experimentalmente mediante litografía de nanoimpresión y grabado en seco. La calidad del material de rejilla y el rendimiento del dispositivo fabricado se caracterizaron experimentalmente. Al analizar los resultados de las mediciones, se discuten los posibles efectos secundarios de los procesos de fabricación y se proponen varios métodos que tienen el potencial de mejorar los procesos de fabricación, lo que puede ayudar a aumentar la eficiencia óptica de los dispositivos fabricados.

Introducción

Nuestra sociedad moderna no sobrevivirá sin mover una parte significativa del consumo de energía de fuentes de energía renovables. Para que esto suceda, tenemos que encontrar una manera de cosechar la energía renovable a un costo más bajo que las fuentes de energía a base de petróleo en un futuro próximo. La energía solar es la más abundante de las energías renovables en la tierra. A pesar de que muchos de los avances se han hecho en el aprovechamiento de la energía solar, todavía es muy difícil competir con las fuentes de energía a base de petróleo. La mejora de la eficiencia de las células solares es una de las formas más eficaces de reducir el coste del sistema de....

Protocolo

1. Prepare el polidimetilsiloxano en blanco (PDMS) Sustrato para nanoimpresión Mold

1. Proceso de Tratamiento oblea de silicio
   1. Limpiar una oblea de silicio de 4 pulgadas por lavado con acetona, metanol e isopropanol.
   2. Blow secar usando el arma de nitrógeno.
   3. Limpie usando solución de pirañas (3: 1 mezcla de ácido sulfúrico con peróxido de hidrógeno al 30%) por inmersión en el interior durante 15 minutos.
   4. Enjuague con agua DI. Golpe seco usando la pistola de nitrógeno.
   5. Coloque la oblea en un desecador de vidrio. Añadir una gota (20 gotas = 1 ml) de agente (triclorosilano) liberar en el desecador.
   6. Bombee ....

Resultados

La figura 1 muestra la aplicación de la elemento dispersivo (de múltiples capas de alta rejilla contraste (HCG)) en un sistema fotovoltaico concentrado. La luz del sol se refleja en primer lugar por el espejo primario y incide sobre el elemento dispersivo reflectante, donde el haz se refleja y se divide en diferentes bandas de longitudes de onda diferentes. Cada banda incidirá en un lugar determinado en el conjunto de células solares para la mejor absorción y conversión a la electricidad. La clave de es.......

Discusión

En primer lugar, la calidad de la película de TiO ₂ es muy crucial para el rendimiento de HCG. El pico de reflectancia será mayor si la película de _TiO2 tiene menos pérdidas y rugosidad de la superficie. La película de TiO ₂ con un índice de refracción más alto también es favorable porque el confinamiento modo óptico se verá reforzada por un mayor contraste en el índice, lo que puede dar lugar a una más plana y la banda de reflectancia más amplio en HCG.

En s.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
184 Kit de elastómero de silicona	Sylgard		Polidimetilsiloxano (PDMS)
Oblea de silicio de 4 pulgadas	Universitywafer
Oblea de sílice fundida de 4 pulgadas	Universitywafer
Poli(metacrilato de metilo)	Sigma-Aldrich	182265
		al curado UV	Ni disponible en el mercado
PlasmaLab System 100	Máquina Oxford Instruments		ICP IRE
Sistema de curado UV para la fabricación de			No disponible en el mercado
Ocean Optics HR-4000	Ocean Optics	HR-4000	Espectrómetro con detector normal
Lambda 950 UV / VIS	PerkinEspectrómetro Elmer		con detector de integración de hemisferios
JSM-7001F-LV	JEOL		Máquina
		de pulverización catódica de magnetrón	El equipo está en los laboratorios de HP, que nos ayudaron a pulverizar el evaporador de haz electrónico de TiO2
Metal	Temescal	BJD-1800

resistente nanoimpresiones SEM DC de emisión de campo