Article de méthode

Intégration de la Lumière de piégeage argent Nanostructures dans hydrogénée microcristalline cellules solaires en silicium par impression par transfert

DOI :

10.3791/53276

⸱

9 novembre 2015

 ,  ,  ,  , 
1Renewable Energy Research Center, Fukushima Renewable Energy Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Koriyama, Fukushima, Japan, 2Research Center for Photovoltaic Technologies, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Une méthodologie viable basée sur l’impression par transfert pour introduire des nanostructures métalliques plasmoniques dans les cellules solaires est décrite. À l’aide de tampons en poly(diméthylsiloxane) à base de nanopiliers, un réseau de nanodisques ordonné à base d’Ag a été intégré à des cellules solaires microcristallines Si hydrogénées standard, ce qui a permis d’améliorer les performances du dispositif grâce au piégeage plasmonique de la lumière.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L’une des applications potentielles des nanostructures métalliques est le piégeage de la lumière dans les cellules solaires, où les propriétés optiques uniques des métaux de taille nanométrique, communément appelées effets plasmoniques, jouent un rôle important. La recherche dans ce domaine a toutefois été entravée en raison de la difficulté de fabriquer des dispositifs contenant les nanostructures métalliques fonctionnelles souhaitées. Afin de fournir une stratégie viable à ce problème, nous présentons ici une approche basée sur l’impression par transfert qui permet l’intégration rapide et peu coûteuse de nanostructures métalliques conçues avec une variété d’architectures de dispositifs, y compris les cellules solaires. Les tampons en poly(diméthylsiloxane) (PDMS) ont été fabriqués à partir d’un film plastique nano-trous disponible dans le commerce comme moule maître. Sur ces tampons PDMS nanomotifs, des films Ag ont été déposés, qui ont ensuite été imprimés par transfert sur une surface microcristalline hydrogénée Si (μc-Si :H) recouverte de copolymère bloc (couche liante) pour obtenir des structures de nanodisques Ag ordonnées. Il a été confirmé que les cellules solaires μc-Si :H incorporées dans des nanodisques d’Ag qui en résultent présentent des performances supérieures à celles d’une cellule sans nanodisques d’Ag imprimés par transfert, grâce à l’effet de piégeage de la lumière plasmonique dérivé des nanodisques d’Ag. En raison de sa simplicité et de sa polyvalence, une application supplémentaire du dispositif serait également possible grâce à cette approche.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il ya eu une demande de longue date pour l'application de nanostructures fonctionnelles dans un large éventail de domaines technologiques. Une des attentes de cette tendance est d'ouvrir une nouvelle conception des architectures de dispositifs conduisant à des performances améliorées ou novatrices. Dans le domaine des cellules solaires, par exemple, l'utilisation de nanostructures métalliques a été activement exploré en raison de leurs propriétés intrigantes optiques (c.-à-plasmoniques), 1 potentiellement bénéfique pour construire des systèmes efficaces de lumière de piégeage. 2,3 études En effet, certains théoriques 4 -6 ont suggéré qu'une telle piégeage de lumière plasmonique pourrait avoir des effets qui dépassent les optiques de rayons classiques (de texturing) à base de limite de piégeage de la lumière. 7 En conséquence, l'élaboration de stratégies pour intégrer les nanostructures métalliques désirés avec des cellules solaires est devenu de plus en plus importante pour réaliser ces prédictions théoriques.

Un certain nombre de stratégies ontété proposées pour répondre à ce défi 8-24. Ceux-ci comprennent, par exemple, simple (low-cost) de recuit thermique de films métalliques ou 8,9 dispersion des nanoparticules métalliques pré-synthétisé, 10,11 qui tous deux ont abouti à des démonstrations réussies plasmonique piégeage de la lumière. Cependant, il convient de souligner que les nanostructures métalliques fabriqués par ces approches sont généralement difficiles à correspondre aux modèles théoriques. En revanche, les techniques de nanofabrication traditionnels dans les industries de semi-conducteurs, tels que la photolithographie et faisceau d'électrons lithographie, 12,13 peuvent contrôler des structures bien en dessous du niveau de nm sous-100, mais ils sont souvent trop coûteux et fastidieux à appliquer aux cellules solaires, où la capacité de grande surface à faible coût est essentielle. Afin de remplir le faible coût, à haut débit, et les exigences de grande surface avec l'échelle nanométrique contrôlabilité, des méthodes telles que la lithographie par nano, 14-16 lithographie douce, 17,18 Nanosphères lithographie, 19-21 et le trou-masque lithographie colloïdale 22-24 serait prometteur. Parmi ces choix, nous avons développé une lithographie douce, technique avancée d'impression par transfert. 25 L'utilisation d'un poly nanostructuré (diméthylsiloxane) (PDMS) timbres et des couches adhésives à base de copolymère bloc, motif de nanostructures métalliques commandés pourrait être facilement atteint sur ​​un certain nombre de technologies de les documents pertinents, y compris ceux pour les cellules solaires.

L'objectif de cet article est de décrire la procédure détaillée de notre approche de transfert d'impression à intégrer la lumière piégeage nanostructures plasmoniques efficaces dans les structures de cellules solaires existantes. Comme un cas démonstratif, nanodisques AG et à couche mince hydrogénées microcristalline Si (uC-Si: H) des cellules solaires ont été sélectionnés dans cette étude (Figure 1), 26 bien que d'autres types de métaux et les cellules solaires sont compatibles avec cette approche. Avec son processusla simplicité, l'approche serait d'intérêt pour divers chercheurs comme un outil pratique pour intégrer les nanostructures métalliques fonctionnelles avec des appareils.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Protocole

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Préparation de PDMS Timbres

  1. Définir un moule de nanotrou (cyclo nanoimprinted film plastique de polymère d'oléfine, taille: 50 mm x 50 mm) dans un polytétrafluoroéthylène (PTFE) conteneur.
  2. Peser copolymère vinylméthylsiloxane-diméthylsiloxane (0,76 g pour le mm moule 50 mm × 50) dans une bouteille en verre jetable et le mélanger avec le complexe Pt-divinyltétraméthyldisiloxane (6 pi, en utilisant une micro pipette numérique avec une pointe de polypropylène à usage unique) et 2,4, 6,8-tetramethyltetra-vinylcyclotetrasiloxane (24 pi, en utilisant une micro pipette numérique avec une pointe de polypropylène à usage unique).
  3. Ajouter copolymère méthylhydrosiloxane-diméthylsiloxane (0,24 ml, en utilisant une micro pipette numérique avec une pointe de polypropylène à usage unique) dans la bouteille en verre et mélanger rapidement à l'aide d'une pipette de verre jetable. Après que la surface du moule mis dans le récipient de PTFE est soufflé par N 2, versez le mélange résultant ("dur" PDMS de prépolymère) sur le moule et commencer spin-manteaution à 1000 tours par minute pendant 40 secondes pour atteindre l'épaisseur de couche de 40 um ~.
  4. Placer l'échantillon de spin-enduit dans une chambre chaude préchauffé à 65 ° C pendant 30 min à brièvement réticuler les PDMS durs.
  5. Pendant le chauffage, peser silicone (6 g) et de le mélanger avec du catalyseur (0,6 g) dans un flacon en verre à usage unique. Placer le flacon de verre dans un dessiccateur à vide et appliquer le vide (~ 133 Pa) pendant 15 minutes pour éliminer l'air emprisonné dans le mélange de silicone ("soft" de prépolymère PDMS).
  6. Sortez le moule et doux prépolymère de PDMS de la chambre de chauffage et dessiccateur à vide, respectivement, et verser rapidement les PDMS douces prépolymère sur le moule chauffé. L'épaisseur de la couche de PDMS douce est d'environ 3 mm.
  7. Placer l'échantillon résultant dans le dessiccateur à vide supplémentaire pour le dégazage supplémentaire à ~ 133 Pa au moins pendant 1 heure.
  8. Transférer l'échantillon dégazé à la chambre de chauffage et de commencer à chauffer progressivement jusqu'à 80 ° C (vitesse de chauffage ~ 3 ° C / min). Gardez cette température pendant 5 heurespour réticuler les PDMS durs et mous complètement.
  9. Après refroidissement de l'échantillon jusqu'à RT, décoller le timbre PDMS soigneusement du moule. Réutiliser le moule de préparer le second (ou plusieurs) des timbres, si nécessaire. Remarque: le même moule peut être utilisé au moins cinq fois sans dégradation de la qualité de cachet.
  10. Couper le timbre nanopilier résultant (double couche dur / mou PDMS composite) 27 en morceaux de tailles désirées (typiquement 7 mm x 7 mm pour nos cellules solaires) à l'aide d'un couteau et de les stocker sous air jusqu'à utilisation.

2. Préparation de copolymère bloc Solutions

  1. Peser la poudre du bloc polystyrène poly-2-vinylpyridine (PS- b -P2VP) dans une bouteille en verre et le mélanger avec o-xylène dans le rapport de 3 mg / ml (PS- b -P2VP / o-xylène) .
  2. Incorporer le mélange à l'aide d'une barre d'agitation magnétique revêtu de PTFE à 70 ° C pendant 1 heure.
  3. Gardez la solution résultante pendant plus de 24 h à température ambiante, sans agitationanneau pour compléter la formation de micelles auto-assemblées. Sceller hermétiquement la solution et de le stocker dans des conditions ambiantes. Remarque: La qualité de la solution est inchangée, même un an après la préparation.

3. Préparation de μ c-Si: H Substrats

  1. Lavez les verres recouverts de SnO 2: F (désigner verre / SnO 2: F, ci-après) avec H 2 O (500 ml), du détergent (500 ml), et H 2 O (500 ml) à la température ambiante en utilisant un bain à ultrasons (15 min pour chaque). Séchez-les en soufflant N 2.
  2. Chargez le verre nettoyée / SnO 2: F substrats dans un support de substrat et le dépôt de ZnO: Ga (20 nm) en utilisant un (DC) système de pulvérisation à courant continu avec les conditions spécifiées dans le tableau 2.
  3. Chargez le verre / SnO 2: F / ZnO: substrats Ga dans un autre support de substrat et le dépôt μ c-Si: H p (10 nm), i (500 nm) et N (40 nm) couches en utilisant un produit chimique de plasma vapodépôt de r du système (PECVD) avec les conditions spécifiées dans le tableau 2.
  4. Rangez la résultante μ c-Si: H (verre / SnO 2: F / ZnO: Ga / μ c-Si: H p - i - n) substrats sous vide ou N 2 jusqu'à l'étape de transfert de l'impression.

4. Ag-revêtement de PDMS Timbres

  1. Laver les timbres (PDMS préparés à l'étape 1) avec de l'EtOH (30 ml) en utilisant un bain à ultrasons pendant 15 min et sèches par insufflation de N 2.
  2. Chargez les timbres de PDMS nettoyées sur un support d'échantillon en utilisant du ruban adhésif double-face et de déposer un film d'Ag (10-80 nm) en utilisant un faisceau d'électrons (EB) du système d'évaporation avec les conditions suivantes: Taux dépôt = 5-10 Å / s, pression = ~ 1,5 x 10 -4 Pa.
  3. Sortez les timbres Ag revêtus du système d'évaporation EB et les utiliser immédiatement dans l'étape d'impression par transfert suivant.

Impression 5. Transfert de Ag nanodisques sur mincefilm de Si Surfaces

  1. Sortez le mince film de Si substrats stocké sous vide ou N 2 et de spin-manteau avec la solution PS- b -P2VP (0,3 ml pour 50 mm × 50 mm échantillon, en utilisant un micro pipette numérique avec une pointe de polypropylène jetables) à 5000 tours par minute pendant 40 secondes.
  2. Mouiller la surface PS- b -P2VP revêtu avec EtOH l'aide d'un micro pipette numérique (5 pm / de surface de la cellule) et d'appliquer les PDMS Ag revêtus timbre doucement à la surface de EtOH-humide. Ne pas appuyer sur le timbre.
  3. Placez le substrat Si couche mince avec le timbre dans une chambre à vide et appliquer le vide (~ 133 Pa).
  4. Après 5 min, remplir la chambre à vide d'air et sortir le substrat Si couche mince.
  5. Enlevez le tampon du substrat Si couche mince en tenant à la fois du côté du timbre avec des pincettes pour transférer-impression nanodisques AG. Remarque: En cas de succès, la trace de marquage est visible comme une tache verdâtre.
  6. Rincer le film mince substrat en Si de transfert imprimé avec un flux continu de EtOH pendant 15 s (~ 30 ml) et séché par soufflage de N2.
  7. Retirer le revêtement PS-b-P2VP l'aide d'un système de plasma Ar.
    1. Placer la couche mince de Si substrat de transfert imprimé dans la chambre de processus du système de plasma Ar.
    2. Pomper l'air dans la chambre de traitement pendant environ 5 min (~ 20 pression Pa).
    3. Ouvrez le robinet d'une conduite de gaz Ar et ajuster manuellement le taux à 4 sccm. Attendre pour ~ 5 min pour stabiliser la pression à 40 Pa.
    4. Générer Ar plasma pour 108 sec.
    5. Fermez la vanne de la conduite de gaz Ar, arrêter le pompage, et remplir l'air dans la chambre de traitement à prendre, les couches minces de transfert imprimé Si substrats plasmatiques nettoyés.

6. Achèvement de Thin-film cellulaire Si solaire Fabrication

  1. Attacher des masques métalliques pour la couche mince de transfert des substrats de Si-imprimé après le traitement au plasma Ar utilisant des bandes de polyimide.
  2. Charger les substrats masqués dans un support de substrat d'un système de pulvérisation cathodique à courant continu et dépot ZnO: Ga (100 nm), Ag (250 nm), et de ZnO: Ga (40 nm) séquentiellement avec les conditions spécifiées dans le tableau 2.
  3. Détachez les masques métalliques de substrats et enlever les couches masqués couche mince de silicium (par exemple, la zone où ZnO: Ga et Ag ne sont pas déposés) en utilisant un système de gravure ionique réactive (RIE).
    1. Placer les échantillons dans la chambre de traitement du système de RIE.
    2. Pomper l'air dans la chambre de traitement suivant les instructions du fabricant.
    3. Définir les conditions du procédé de la façon suivante en suivant les instructions du fabricant: SF 6 / O 2 du débit = 100/20 sccm, la pression = 20 Pa, la puissance de 100 W, le temps = 1 min 20 sec.
    4. Ouvrez les lignes SF 6 et O 2 gaz, stabiliser la pression, et générer un plasma.
    5. Fermez la vanne de la ligne SF 6 et gaz O 2, arrêter le pompage, et remplissez N 2 dans la chambre de traitement de prendre les échantillons.
  4. Mettez leéchantillons dans une chambre sous vide recuit et commencer à chauffer progressivement jusqu'à 175 ° C sous vide (~ 133 Pa). Gardez cette température pendant 2 heures, puis laisser refroidir à température ambiante. Remplissez air dans la chambre et de prendre des échantillons, qui peuvent désormais être appelées cellules.
  5. Alliage à base de Sn-Zn à souder sur l'électrode transparente avant (verre / SnO 2: F / ZnO: Ga, la partie exposée par le traitement RIE) en utilisant un dispositif de soudage par ultrasons.

7. Mesure de l'efficacité quantique externe (EEQ)

  1. Fixez un masque protecteur de la lumière à une cellule fabriquée en utilisant du ruban de polyimide et définir la cellule masquée dans un support de cellule. Connectez sondes à l'électrode avant soudé (+) et le dos Ag / ZnO: Ga électrode (-).
  2. Mesurer spectres EEQ en utilisant un système de mesure de EEQ en suivant les instructions du fabricant avec une gamme de longueur d'onde et étape de 300-1,100 nm et 5 nm, respectivement.

8. Mesure de photovoltaïque courant-tension (JV) Caractèretiques

  1. Calibrer l'intensité lumineuse d'un système de mesure des caractéristiques JV en utilisant une cellule de référence Si amorphe.
    1. Régler la cellule de référence Si amorphe à un support de cellule du système de mesure des caractéristiques JV, et illuminer la lumière.
    2. Lisez le courant photogénéré l'aide d'un multimètre numérique équipé dans le système de mesure des caractéristiques JV. Ajuster l'intensité lumineuse jusqu'à ce que le courant photogénéré montre la bonne valeur pour la cellule de référence (8,34 mA / cm 2).
  2. Fixez un masque protecteur de la lumière à une cellule et définir la cellule masquée dans un support de cellule. Connectez sondes à l'électrode avant soudé (+) et le dos Ag / ZnO: Ga électrode (-).
  3. Illuminez la lumière calibrée (100 mW / cm 2, 1 soleil) sur la cellule et mesurer les courants photogénérées utilisant le système de mesure des caractéristiques JV suivant les instructions du fabricant avec un échelon de tension de 0,02 V.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Résultats

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La figure 2 illustre le processus général de l'impression par transfert de nanodisques Ag sur la surface de uC-Si: H (n couche). En bref, un film d'Ag (épaisseur: 10 à 80 nm) est d'abord déposée sur la surface d'un timbre nanopilier de PDMS par évaporation sous faisceau d'électrons. En parallèle, une solution de -P2VP b de PS est déposée par centrifugation sur la surface d'un fraîchement préparée uC-Si: H n couche. Par la suite, une gouttelette d'EtOH est placé sur la surface ...

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dans cet article, un double-couche disque / PDMS doux composite a été utilisé comme matériaux de timbre. 27 Cette combinaison a été jugée essentielle pour reproduire précisément la nanostructure de parent dans le moule, ce qui était un tableau à trous ronds hexagonale serrée dont le diamètre de 230 nm, profondeur de 500 nm, et l'espacement des trous 460 nm de centre à centre. Lorsque seuls PDMS Soft a été utilisé, le timbre toujours abouti à une surface mal nanostructuré (par exemple, pas de tranchant dan...

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs remercient l’Organisation de développement des nouvelles énergies et des technologies industrielles (NEDO) du ministère de l’Économie, du Commerce et de l’Industrie (METI) du Japon pour son soutien financier.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Moule nanoholeScivaxFLH230/500-120
Conteneur PTFEEishinn/aSur
Matériaux PDMS durs
Copolymère vinylméthylsiloxane-diméthylsiloxaneGelestVDT-731
  ; Complexe Pt-divinyltétraméthyldisiloxaneGelestSIP6831.1
Copolymère méthylhydrosiloxane-diméthylsiloxaneGelestHMS-301
2,4,6,8-tétraméthyltétra-vinylcyclotétrasiloxaneSigma-Aldrich396281Additif pour matériaux PDMS durs
Soft-PDMSDow CorningSylgard-184Précurseur de silicone
PS-b-P2VPa href="http://polymersource.com">Source polymèreP5742-S2VPMn & fois ; 103 = 133-b-132
Verre/SnO2 :FAsahi Glass Co. Ltd.Type VUPoli chimiquement mécanique par D-process Inc. (http://d-process.jp/index.html) pour aplanir les surfaces
DétergentFruuchi Chemical Co.
http://www.furuchi.co.jp/eng/main.htm		Semico-clean 56Utilisé pour le nettoyage des substrats Glass/SnO2 :F Cible
fourniture ZnO :GaAGC Ceramics Co. Ltd.5.7GZO
Cible de fournitureMitsubishi Materials Co.4NAg
Ruban adhésif double faceNisshin EM Co.732
Ruban polyimideDupontKapton 650S#25
Soudureà base de Sn-ZnKuroda Techno Co., Ltd.Cerasolzer AL-200
Micropipette numériqueNichiryo00-NPX2-20
00-NPX2-200
00-NPX2-1000
Chambrede chauffeTokyo Rikakikai Co., Ltd.VOS-201SD
Évaporateur à faisceau d’électronsCanon-Anelvan/a
Évaporateur à faisceau d’électronsAriosn/aSur mesure
Système de pulvérisation cathodiqueUlvacSBR-2306
Système PECVDShimadzu Emit Co. Ltd.SLCM-13
Système plasma ARDiner Electric GmbhFemto
Système RIESamco Inc.RIE-10NR
Appareil de soudage par ultrasonsColby-Eishin Enterprises, Inc.SUNBONDER
EQEBunkoukeiki Co. Ltd.CEP-25BXS
J-V système de mesure des caractéristiquesBunkoukeiki Co. Ltd.OTENTOSUN-5S-I/V
Cellule de référence Si amorphe<a href="http://www.bunkoukeiki.co.jp/">Bunkoukeiki Co. Ltd.WPVS-NPB-S1Pour l’étalonnage de l’intensité lumineuse
Multimètre numériqueKeithley Instruments Inc.2400
mesure< de Ag sur mesureSystème de mesure

Références

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

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Réimpressions et autorisations

Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demander une autorisation

Mots-clés

Plasmonic EffectsNanopillar PDMS StampsElectron Beam EvaporationBlock Copolymer BindingSilver NanodisksSolar Cell Efficiency

Articles connexes