מאמר שיטה

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

DOI:

10.3791/53276

⸱

9 בנובמבר 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

במאמר זה

סיכום

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

מתוארת מתודולוגיה מבוססת הדפסת העברה בת קיימא להכנסת ננו-מבני מתכת פלזמוניים בתאים סולאריים. באמצעות חותמות פולי ננו-עמודים (דימתילסילוקסן), מערך ננו-דיסק מסודר מבוסס Ag שולב עם תאים סולאריים מיקרו-קריסטליים מוקשים סטנדרטיים, מה שהוביל לשיפור ביצועי המכשיר עקב לכידת אור פלזמונית.

תקציר

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

אחד היישומים הפוטנציאליים של ננו-מבנים מתכתיים הוא לכידת אור בתאים סולאריים, כאשר תכונות אופטיות ייחודיות של מתכות ננומטריות, הידועות בדרך כלל כאפקטים פלזמוניים, ממלאות תפקיד חשוב. עם זאת, המחקר בתחום זה נפגע בשל הקושי לייצר מכשירים המכילים את ננו-מבני המתכת הפונקציונליים הרצויים. על מנת לספק אסטרטגיה בת קיימא לנושא זה, אנו מציגים כאן גישה מבוססת הדפסת העברה המאפשרת שילוב מהיר ובעלות נמוכה של ננו-מבני מתכת מתוכננים עם מגוון ארכיטקטורות מכשירים, כולל תאים סולאריים. חותמות פולי ננו-פילר (דימתילסילוקסן) (PDMS) יוצרו מסרט פלסטיק ננו-חור זמין מסחרית כתבנית מאסטר. על חותמות PDMS ננו-דפוסיות אלה, הופקדו סרטי Ag, אשר לאחר מכן הודפסו על משטח Si מיקרו-גבישי מוקשה מצופה קופולימר בלוק (שכבת קשירה) כדי לאפשר מבני ננו-דיסק Ag מסודרים. אושר כי התאים הסולאריים μc-Si:H המשולבים בננו-דיסק Ag מראים ביצועים גבוהים יותר בהשוואה לתא ללא ננו-דיסקי Ag המודפסים בהעברה, הודות לאפקט לכידת אור פלזמוני הנגזר מהננו-דיסקים Ag. בגלל הפשטות והרבגוניות, יישום נוסף של מכשירים יהיה אפשרי גם באמצעות גישה זו.

מבוא

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

יש כבר ביקוש רב שנים ליישום של ננו הפונקציונלי במגוון רחב של תחום טכנולוגי. אחת הציפיות למגמה זו היא לפתוח עיצוב חדש של ארכיטקטורות מכשיר מובילות להופעות משופרות או חדשניות. בתחום של תאים סולריים, למשל, השימוש בננו-מבני מתכת כבר בחן באופן פעיל בשל תכונותיהם המסקרנות האופטיים (כלומר, plasmonic), 1 פוטנציאלי מועיל לבניית מערכות לכידת אור יעילות. 2,3 מחקרים אכן, חלק תיאורטי 4 -6 הראו כי השמנה אור plasmonic כזה יכול להשיג אפקטים עולים אופטיקה ray הקונבנציונלית (טקסטורות) מבוסס גבול השמנה אור. 7 כתוצאה מכך, פיתוח אסטרטגיות לשילוב ננו מתכת רצוי עם תאים סולריים הפך חשוב יותר ויותר כדי לממש את אלה תחזיות תיאורטיות.

מספר האסטרטגיות יש ליהוצעו לאתגר הזה. 8-24 אלה כוללים, למשל, (בעלות נמוכה) פשוט חישול תרמית של סרטי מתכת 8,9 או פיזור של חלקיקי מתכת-מסונתז מראש, 10,11 שניהם הביאו להפגנות מוצלחות של לכידת אור plasmonic. עם זאת, יש לציין כי ננו המתכת מפוברק על ידי גישות אלה בדרך כלל מאתגרים כדי להתאים למודלים תיאורטיים. לעומת זאת, בטכניקות המסורתיות nanofabrication בתעשיות המוליכים למחצה, כגון ליתוגרפיה photolithography וקרן אלקטרונים, 12,13 יכולה לשלוט מבנים הרבה מתחת לרמה ננומטר תת-100, אבל הם לעתים קרובות יקרים וגם גוזלים זמן לפנות לתאים סולריים, שבו יכולת שטח גדול עם עלות נמוכה היא חיונית. על מנת להגשים בעלות נמוכה, תפוקה גבוהה, ודרישות שטח גדול עם יכולת שליטה בקנה מידה ננומטרי, שיטות כגון ליתוגרפיה nanoimprint, 14-16 ליתוגרפיה רכה, 17,18 ליתוגרפיה nanosphere, 19-21 וחור-המסכה ליתוגרפיה colloidal 22-24 תהיה מבטיחה. בין האפשרויות הללו, פיתחנו ליתוגרפי רך, טכניקת הדפסת העברה מתקדמת. 25 שימוש פולי nanostructured (dimethylsiloxane) בולים (PDMS) ושכבות מבוססות דבק קופולימר בלוק, דפוסים של ננו מתכת הורה יכולים להיות מושגת בקלות על מספר טכנולוגי חומרים רלוונטיים, כולל אלה של תאים סולריים.

המוקד של מאמר זה הוא לתאר את ההליך מפורט של גישת הדפסת ההעברה שלנו לשלב ננו plasmonic לכידת אור היעיל במבנים קיימים תאים סולריים. כמקרה הפגנתי, nanodisks Ag וסרט דק מוקשה המייקר Si (μc-סי: H) תאים סולריים נבחרו במחקר זה (איור 1), 26 למרות שסוגים אחרים של מתכות ותאים סולריים בקנה אחד עם גישה זו. יחד עם התהליך שלהפשטות, הגישה תהיה עניין לחוקרים מגוונים כמו כלי שימושי לשלב ננו מתכת הפונקציונלי עם מכשירים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. הכנת חותמות PDMS

  1. קבע עובש nanohole (סרט פלסטיק פולימר olefin סיקל nanoimprinted, גודל: 50 מ"מ × 50) בpolytetrafluoroethylene מיכל (PTFE).
  2. לשקול קופולימר vinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane (0.76 גר 'לעובש מ"מ 50 מ"מ × 50) בבקבוק זכוכית חד פעמי ולערבב אותו עם מורכב PT-divinyltetramethyldisiloxane (6 μl, בעזרת פיפטה מיקרו דיגיטלית עם קצה חד פעמי פוליפרופילן) ו2,4, 6,8-tetramethyltetra-vinylcyclotetrasiloxane (24 μl, בעזרת פיפטה מיקרו דיגיטלית עם קצה פוליפרופילן חד פעמי).
  3. להוסיף קופולימר methylhydrosiloxane-dimethylsiloxane (0.24 מיליליטר, באמצעות פיפטה דיגיטלית מיקרו עם קצה פוליפרופילן חד פעמי) בבקבוק הזכוכית ולערבב אותו בעזרת פיפטה זכוכית חד פעמית במהירות. , לאחר פני השטח של העובש שנקבע במכל PTFE הוא פוצץ על ידי N 2 לשפוך את התערובת וכתוצאה מכך (prepolymer PDMS "קשה") בעובש ולהתחיל ספין מעילing ב 1000 סל"ד במשך 40 שניות כדי להגיע לעובי השכבה של ~ 40 מיקרומטר.
  4. מניחים את המדגם מצופה ספין בתא חם שחומם מראש על 65 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות לזמן קצר קישור צולב PDMS הקשה.
  5. במהלך החימום, שוקל סיליקון (6 ז) ולערבב אותו עם זרז (0.6 גר ') בבקבוק זכוכית חד פעמי. מניחים את בקבוק הזכוכית בייבוש ואקום וליישם ואקום (~ 133 אבא) במשך 15 דקות כדי להסיר את האוויר שנלכד בתערובת סיליקון (prepolymer PDMS "הרך").
  6. להוציא את התבנית וprepolymer PDMS הרך מתא החימום וייבוש ואקום, בהתאמה, ויוצקים את PDMS הרך במהירות prepolymer על התבנית המחוממת. העובי של שכבת PDMS הרכה הוא ~ 3 מ"מ.
  7. מניחים את המדגם וכתוצאה מכך ייבוש הוואקום שוב לסילוק גזים נוספים ב ~ 133 אבא לפחות לשעה 1.
  8. להעביר את מדגם degassed לתא החימום ולהתחיל חימום בהדרגה עד 80 מעלות צלזיוס (שיעור חימום ~ 3 מעלות צלזיוס / min). לשמור על טמפרטורה זו במשך 5 שעותלקישור צולב PDMS הקשה והרך לגמרי.
  9. לאחר קירור המדגם עד RT, לקלף את PDMS להחתים בזהירות מהתבנית. שימוש חוזר בתבנית להכנת חותמות השניה (או יותר), במידת צורך. הערה: אותו העובש יכול לשמש לפחות חמש פעמים בלי השפלה של איכות החותמת.
  10. חותך את החותמת וכתוצאה nanopillar (מרוכבים PDMS קשים / רכים דו-שכבתיים) 27 לחתיכות בגדלים רצויים (בדרך כלל 7 מ"מ × 7 מ"מ לתאי השמש שלנו) באמצעות סכין ולאחסן אותם תחת אוויר עד לשימוש.

2. הכנת פתרונות קופולימר בלוק

  1. לשקול את האבקה של בלוק polystyrene- -poly-2-vinylpyridine (-P2VP ב PS-) בבקבוק זכוכית ולערבב אותו עם -xylene o ביחס של 3 מ"ג / מיליליטר (PS- ב -P2VP / o -xylene) .
  2. מערבבים את התערובת באמצעות סרגל ערבוב מגנטי מצופה PTFE ב 70 מעלות צלזיוס במשך שעה 1.
  3. שמור את הפתרון ליותר מ 24 שעות וכתוצאה מכך על RT ללא מערבביםטבעת כדי להשלים את הקמתה של מיצלות העצמית התאספו. חוזקה לאטום את הפתרון ולאחסן אותו בתנאי סביבה. הערה: איכות הפתרון היא ללא שינוי גם שנה לאחר ההכנה.

3. הכנת μ c-סי: מצעי H

  1. משקפיים לשטוף מכוסים SNO 2: F (נסמן זכוכית / SNO 2: F, להלן) עם H 2 O (500 מיליליטר), חומרי ניקוי (500 מיליליטר), ו- H 2 O (500 מיליליטר) ב RT באמצעות אמבטיה קולית (15 דקות לכל אחד). לייבש אותם על ידי פיצוץ N 2.
  2. טען את הזכוכית ניקתה / SNO 2: מצעי F בZnO בעל מצע וההפקדה: Ga (20 ננומטר) באמצעות מערכת ישירה נוכחית (DC) המקרטעת עם התנאים המפורטים בטבלה 2.
  3. טען את הזכוכית / SNO 2: F / ZnO: מצעי Ga באחר בעל מצע והפקדת μ c-סי: p H (10 ננומטר), אני (500 ננומטר), וn שכבות (40 ננומטר) באמצעות כימי משופר פלזמה vapoבתצהיר r מערכת (PECVD) בתנאים המפורטים בטבלה 2.
  4. אחסן את μ c-סי וכתוצאה מכך: H (זכוכית / SNO 2: F / ZnO: Ga / μ c-סי: p H - i - n) מצעים תחת ואקום או N 2 עד שלב הדפסת ההעברה.

4. Ag-ציפוי של בולים PDMS

  1. שטוף את בולי PDMS (מוכנים בשלב 1) עם EtOH (30 מיליליטר) באמצעות אמבטיה קולית במשך 15 דקות ויבשות על ידי פיצוץ N 2.
  2. טען את בולי PDMS ניקו על בעל מדגם באמצעות קלטת דו צדדית דבק ולהפקיד סרט Ag (10-80 ננומטר) באמצעות קרן אלקטרונים מערכת (EB) אידוי עם התנאים הבאים: שיעור בתצהיר = 5-10 A / sec, לחץ = ~ 1.5 × 10 -4 אבא.
  3. קח את הבולים מצופים Ag ממערכת האידוי EB ולהשתמש בם באופן מיידי בשלב העברת ההדפסה הבא.

5. העברת הדפסה של Ag Nanodisks על נשוךסרט Si משטחים

  1. קח את הסרט דק Si מצעים מאוחסן תחת ואקום או N 2 וספין-מעיל עם פתרון -P2VP ב PS- (0.3 מיליליטר למדגם מ"מ 50 מ"מ × 50, בעזרת פיפטה מיקרו דיגיטלית עם קצה פוליפרופילן חד פעמי) ב5,000 סל"ד במשך 40 שניות.
  2. להרטיב את המשטח מצופה -P2VP PS- ב עם EtOH באמצעות (5 מיקרומטר / אזור תא) פיפטה מיקרו דיגיטלית ולהחיל את PDMS מצופה Ag להחתים בשקט אל פני השטח EtOH-רטוב. אל תלחץ על הבול.
  3. ואקום מניחים את מצע Si סרט דק עם החותמת בתא ואקום ולהחיל (~ 133 אבא).
  4. לאחר 5 דקות, למלא את תא הוואקום עם אוויר ולהוציא את מצע Si סרט דק.
  5. הסר את החותמת מהמצע Si סרט דק על ידי החזקת הצד שניהם החותמת עם פינצטה להעביר-הדפסת nanodisks Ag. הערה: אם מוצלח, העקבות של ביול גלויה כנקודה ירקרקה.
  6. יש לשטוף את מצע Si סרט דק מודפס העברה עם זרימה רציפה של EtOH במשך 15 שניות (~ 30 מיליליטר) ויבשות על ידי פיצוץ N 2.
  7. הסר את ציפוי PS-ב-P2VP באמצעות מערכת פלזמה Ar.
    1. מניחים את מצע Si סרט דק מודפס העברה בתא התהליך של מערכת הפלזמה Ar.
    2. לשאוב את האוויר בתא התהליך ל~ 5 דקות (לחץ ~ 20 אבא).
    3. פתח את השסתום של קו גז Ar וידני להתאים את קצב הזרימה עד 4 SCCM. חכה ~ 5 דקות כדי לייצב את הלחץ עד 40 אבא.
    4. צור פלזמה Ar עבור 108 שניות.
    5. סגור את השסתום של קו גז Ar, להפסיק שאיבה, ולמלא את האוויר לתוך תא התהליך להוציא, Si מצעים מודפס העברת סרט דק-ניקה פלזמה.

6. השלמת סרט דק ייצור תא Si שמש

  1. צרף מסכות מתכת לסרט דק מודפס ההעברה Si מצעים לאחר טיפול הפלזמה Ar באמצעות קלטות polyimide.
  2. טען את מצעים רעולי פנים בבעל מצע של מערכת המקרטעת DC וdeposiלא ZnO: Ga (100 ננומטר), Ag (250 ננומטר), ותחמוצת אבץ: Ga ברצף (40 ננומטר) בתנאים המפורטים בטבלה 2.
  3. לנתק את מסכות מתכת מהמצעים ולהסיר את שכבות Si סרט דק רעולי פנים (כלומר, האזור שבו ZnO: Ga וAg לא הופקדו) באמצעות מערכת תחריט יון תגובתי (RIE).
    1. מניחים את הדגימות בתא התהליך של מערכת RIE.
    2. לשאוב את האוויר בתא התהליך הבא הוראות יצרן.
    3. הגדר את תנאי התהליך כדלקמן הבא הוראות היצרן: SF 6 / O 2 קצב זרימה = 100/20 SCCM, לחץ = 20 אבא, הכח W 100, זמן = 1 דקות 20 שניות.
    4. פתח את קווי גז SF 6 וO 2, לייצב את הלחץ, וליצור פלזמה.
    5. סגור את השסתום של קו גז SF 6 וO 2, להפסיק שאיבה, ולמלא N 2 לתוך תא התהליך להוציא את הדגימות.
  4. שים אתדגימות בתא ואקום-חישול ולהתחיל חימום בהדרגה עד 175 מעלות צלזיוס תחת ואקום (~ 133 אבא). לשמור על טמפרטורה זו למשך 2 שעות, ולאחר מכן להתקרר RT. מלא אוויר בחדר ולהוציא את הדגימות, אשר כעת יכול להיקרא תאים.
  5. סגסוגת מבוססת SN-Zn הלחמה על האלקטרודה השקופה הקדמית (זכוכית / SNO 2: F / ZnO: Ga, החלק שנחשף על ידי טיפול RIE) באמצעות מכשיר הלחמה קולי.

7. מדידה של יעילות קוונטית חיצונית (EQE)

  1. צרף מסכת אור מיגון לתא מפוברק באמצעות קלטת polyimide ולהגדיר את התא רעול פנים בבעל תא. חבר בדיקות לאלקטרודה מול המולחם (+) ובחזרה Ag / ZnO: אלקטרודה Ga (-).
  2. למדוד ספקטרום EQE באמצעות מערכת מדידת EQE הבאה הוראות יצרן עם טווח אורכי גל וצעד של 300-1,100 ננומטר ו -5 ננומטר, בהתאמה.

תווים 8. מדידה של פוטו הנוכחי המתח (JV)istics

  1. כייל את עוצמת האור של מערכת מדידת מאפייני JV באמצעות תא התייחסות Si אמורפי.
    1. הגדר את תא התייחסות אמורפי סי לבעל תא של מערכת מדידת מאפייני JV, ולהאיר את האור.
    2. קראו הנוכחי photogenerated באמצעות רב-מטר דיגיטלי מצויד במערכת מדידת מאפייני JV. התאם את עוצמת האור עד הנוכחי photogenerated מראה את הערך הנכון עבור תא ההתייחסות (8.34 mA / 2 סנטימטר).
  2. צרף מסכת אור מיגון לתא ולהגדיר את התא רעול פנים בבעל תא. חבר בדיקות לאלקטרודה מול המולחם (+) ובחזרה Ag / ZnO: אלקטרודה Ga (-).
  3. להאיר את האור המכויל (100 mW / 2 סנטימטר, שמש 1) בתא ולמדוד זרמי photogenerated באמצעות מערכת מדידת מאפייני JV הבא הוראות יצרן בצעד מתח של 0.02 V.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

איור 2 מתאר את התהליך הכללי להדפסת העברת nanodisks Ag על פני השטח של μc-סי: H (שכבת n). בקצרה, סרט Ag (עובי: 10-80 ננומטר) מופקד ראשון על פני השטח של חותמת PDMS nanopillar על ידי אידוי קרן אלקטרונים. במקביל, פתרון -P2VP ב PS- הוא ספין מצופה על פני השטח של μc-סי מוכנה טרי: שכבת n H. בהמשך לכך, טיפה של EtOH ממוקמת על פני השטח מצופה -P2VP PS- ב, וחותמת PDMS הופקד-Ag ממוקמת על פני השטח -P2VP PS- ב EtOH-רטוב. לא לוחץ יש צורך...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

במאמר זה, מרוכבים / PDMS הרך קשים שכבתי כפולים הועסקו כחומרי חותמת. 27 שילוב זה נמצא חיוני כדי לשכפל בדיוק ננו-מבנה ההורה בעובש, שהיה מערך עגול חור משושים קרובים גדוש שקוטרו של 230 ננומטר, עומק של 500 ננומטר, ומרווח בין חור במרכז למרכז של 460 ננומטר. כאשר רק PDMS הרך שימש, החותמת תמיד הביאה משטח nanostructured גרועה (לדוגמא, אין קצה חד במבנה העמוד ההפוך) בשל מודולוס של יאנג הנמוך; 28 לכן, הדפסת העברת nanodisks Ag מעולם לא הייתה ברת השגה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

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

המחברים מודים לארגון לפיתוח אנרגיה חדשה וטכנולוגיה תעשייתית (NEDO) תחת משרד הכלכלה, המסחר והתעשייה (METI), יפן, על התמיכה הכספית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תבנית ננו-חוריםScivaxFLH230/500-120
מיכל PTFEEishinn/aבהתאמה אישית
חומרים קשיחים PDMS
ויניל-מתילסילוקסן-דימתילסילוקסן קופולימרGelestVDT-731
  קומפלקס Pt-divinyltetramethyldisiloxaneGelestSIP6831.1
קופולימר Methylhydrosiloxane-dimethylsiloxaneGelestHMS-301
2,4,6,8-tetramethyltetra-vinylcyclotetrasiloxaneSigma-Aldrich396281תוסף לחומרים קשיחים PDMS
Soft-PDMSDow CorningSylgard-184קודמן סיליקון
PS-b-P2VPa href="http://polymersource.com">מקור פולימריP5742-S2VPMn & times; 103 = 133-b-132
זכוכית/SnO2:F מצעים<a href="http://www.agc.com/english/company">Asahi Glass Co. Ltd.Type VUChemical מכני מלוטש על ידי D-process Inc. (http://d-process.jp/index.html) כדי לשטח את המשטחים
חומר ניקויFruuchi Chemical Co.
http://www.furuchi.co.jp/eng/main.htm		Semico-clean 56משמש לניקוי מצעי זכוכית/SnO2:F
ZnO:Ga supputtering targetAGC Ceramics Co. Ltd.5.7GZO
Ag suputtering targetMitsubishi Materials Co.4NAg
סרט דבק דו צדדיNisshin EM Co.732
סרט פולימידDupontKapton 650S#25
הלחמהמבוססת Sn-ZnKuroda Techno Co., Ltd.Cerasolzer AL-200
מיקרו פיפטה דיגיטליתNichiryo00-NPX2-20
00-NPX2-200
00-NPX2-1000
תאחימוםTokyo Rikakikai Co., Ltd.VOS-201SD
מאייד קרן אלקטרוניםCanon-Anelvan/a
מאייד קרן אלקטרוניםAriosn/aבהתאמה אישית
מערכת מקרטעתUlvacSBR-2306
מערכת PECVDShimadzu Emit Co. Ltd.SLCM-13
מערכת פלזמה ArDiner Electric GmbhFemto
RIE systemSamco Inc.RIE-10NR
מכשיר הלחמה אולטראסוניColby-Eishin Enterprises, Inc.SUNBONDER
EQE measurement systemBunkoukeiki Co. Ltd.CEP-25BXS
J-V מערכת מדידת מאפייניםBunkoukeiki Co. Ltd.OTENTOSUN-5S-I/V
תא ייחוס Si אמורפיBunkoukeiki Co. Ltd.WPVS-NPB-S1לכיול עוצמת אור
מולטי מטרדיגיטליKeithley Instruments Inc.2400
< בהתאמה אישית

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Plasmonic EffectsNanopillar PDMS StampsElectron Beam EvaporationBlock Copolymer BindingSilver NanodisksSolar Cell Efficiency

מאמרים קשורים