סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להדגים כיצד פיזור אור על ידי ננו-חלקיקים פלזמוניים משפר את לכידת האור בתאים סולאריים בסרט דק ומשפר את ביצועיהם. זה מושג על ידי הנחת סרט כסף מבשר על פני התא הסולארי האחורי של הסרט הדק, ולאחר מכן כריעתו כדי לייצר מערך ננו-חלקיקי כסף אקראי המפזר אור. כשלב שני, התא הסולארי עם מערך ננו-חלקיקים מצופה בשכבה דיאלקטרית של מגנזיום פלואוריד ואחריה צבע לבן להוספת רפלקטור אחורי מפוזר, הלוכד את האור המועבר דרך מערך הננו-חלקיקים כדי לשפר עוד יותר את זרם הצילום של התא, האור שנכנס לתא הסולארי ואשר אינו נספג במעבר הראשון, מתפזר חזרה לתאים הן על ידי מערך הננו-חלקיקים והן על ידי הרפלקטור המפוזר האחורי בזוויות אלכסוניות, מה שמשפר את עובי התא האופטי ובכך משפר את ספיגת האור מתקבלות תוצאות המראות שזרם הקצר החשמלי של התא הסולארי עולה ב-45% בנוכחות רפלקטור פיזור האור הפלזמוני.

היתרון העיקרי של טכניקה זו של גישות לכידת אור קונבנציונליות המבוססות על מרקם הוא שניתן ליישם אותה על מכשירים מתכננים ומיוצרים במלואם, ובכך למנוע סיבוכים בלתי אפשריים עקב פגמים הקשורים למרקם או חוסר תאימות לתהליכי ייצור מכשירים. למרות ששיטה זו מיושמת על תאי תסמונת סיליקון גבישי, ניתן ליישם אותה גם על סוגים אחרים של תאי שמש ומכשירים אופטו-אלקטרוניים כדי לשפר את ביצועיהם כגון תאי סרט אהבה, סיליקון ומיקרום, תאי שמש אורגניים ואפילו דיודות פולטות אור. התחל פרוטוקול זה בייצור של תאים סולאריים מסיליקון פולי-גבישי כמתואר בפרוטוקול הכתוב הנלווה לסרטון זה.

מבט מקרוב זה של תא שנוצר מתהליך הייצור שנמשך שבועיים מראה את משטח הסיליקון של התא בין דפוס המתכת שבו ייווצרו ננו-חלקיקי סיליקון. פוצצו את משטח התא המתכתי בחנקן יבש כדי להסיר אבק והעמיסו את הדגימה למאייד תרמי המכיל סירת טונגסטן מלאה ב-0.3 עד 0.5 גרם גרגירי כסף. שאבו את תא המאייד ללחץ הבסיס של שניים עד שלושה על 10 למינוס חמש טור התוכנית הבאה.

צג קריסטל הקוורץ קיצר QCM עם פרמטרים לכסף. ודא שתריס הדוגמה סגור והפעל את תנור סירת הטונגסטן. הגדל את הזרם לאט מספיק כדי למנוע עליית לחץ מעל שמונה על 10 למינוס חמש טור עד שגרגירי הכסף נמסים כפי שנצפה דרך נקודת מבט לאחר שהלחץ מתייצב, הגדר את הזרם לנקודת ההגדרה המתאימה לקצב שקיעת הכסף של 0.1 עד 0.2 אנגסטרום לשנייה.

פתח את התריס כדי להתחיל בתהליך התצהיר. היבט קריטי בייצור רפלקטור מונו פלוס הוא שליטה מדויקת בעובי סרט הכסף ובתנאי הברך. ליצור את מערכי הננו-חלקיקים בעלי הביצועים הטובים ביותר.

עקוב אחר עובי סרט הכסף ההולך וגדל באמצעות QCM וסגור את התריס כאשר מגיעים לעובי של 14 ננומטר, אפשר לסירת הטונגסטן להתקרר במשך כ -15 דקות ולאחר מכן לפרוק את הדגימה התא עם סרט כסף טרי שהופקד מכניסים לתנור מטוהר חנקן שחומם מראש ל -230 מעלות צלזיוס וכורע ברך למשך 50 דקות. לאחר כריעה, ניכר שינוי במראה פני השטח עקב נוכחותם של ננו-חלקיקים. הרפלקטור האחורי מורכב מחיפוי דיאלקטרי מגנזיום פלואוריד בעובי של כ-300 ננומטר עם שכבת צבע תקרה לבן מסחרי.

לפני ייצור הרפלקטור האחורי, הגן על מגעי התא על ידי מריחת דיו טוש שחור עליהם. זה מאפשר חשיפה של המגעים מתחת לדיאלקטרי בתהליך הרמה. השתמש באקדח חנקן כדי לפוצץ את מערך הננו-חלקיקים ומגעים צבועים כדי להסיר אבק.

השתמש בלחץ חנקן מתון כדי להימנע מהסרת ננו-חלקיקים שנדבקו מדי שבוע. הנח את הדגימה במאייד התרמי המכיל סירת טונגסטן מלאה במגנזיום. חתיכות פלואוריד.

שאבו את המאייד ללחץ של שניים עד שלושה על 10 לסט מינוס חמש. פרמטרי QCM עבור מגנזיום פלואוריד, ודא שתריס הדגימה סגור והפעל את הסירה. המחמם מגביר לאט את הזרם כדי למנוע לחץ מוגזם עד שהמגנזיום פלואוריד נמס כפי שניתן לראות דרך viewמפתח.

לאחר שהלחץ מתייצב, הגדר את הזרם לנקודת ההגדרה המתאימה לקצב שקיעת הפלואוריד של מגנזיום של 0.3 ננומטר לשנייה ופתח את תריס הדגימה. עקוב אחר העובי המופקד באמצעות QCM וסגור את התריס כאשר מגיעים ל-300 ננומטר, כבה את התנור לאחר קירור סירת הטונגסטן למשך כ-15 דקות, פרק את הדגימה. שימו לב לשינוי במראה התא עם חיפוי מגנזיום פלואוריד.

כדי להסיר את מסכת הדיו ממגעי התא, טבלו את התא עם החיפוי הדיאלקטרי לאצטון. המתן עד שהדיאלקטרי מעל הדיו יתחיל להיסדק ולהרים. שמור את התא באצטון עד שכל הדיו עם הדיאלקטרי יוסר ומגעי המתכת ייחשפו במלואם.

הסר את הדגימה מהאצטון. נסה עם אקדח חנקן. מרחו שכבה של צבע לבן בעזרת מברשת רכה עדינה על כל שטח התא.

הימנעות בזהירות ממגעי המתכת, שכבת הצבע צריכה להיות עבה מספיק כדי להיות אטומה לחלוטין כך שלא ניתן יהיה לראות אור כשמסתכלים דרך התא הצבוע על מקור אור בהיר, לתת לצבע להתייבש למשך יום. זרם הקצר של התא הסולארי מחושב על ידי שילוב היעילות הקוונטית החיצונית או עקומת ה-EQE על פני הספקטרום הסולארי הגלובלי הסטנדרטי. גם זרם התא וגם שיפורו עקב לכידת אור תלויים בעובי שכבת בולם התאים.

הזרם עצמו גבוה יותר עבור תאים עבים יותר, אך שיפור הזרם גבוה יותר עבור מכשירים דקים יותר. לתאים המקוריים בעובי שני מיקרון ללא לכידת אור יש צפיפות זרם קצר חשמלי הנמדדת בכ-15 מיליאמפר לסנטימטר רבוע עם רפלקטור אחורי מפוזר. הזרם יכול להיות בסביבות 20 מיליאמפר לסנטימטר רבוע או 25 עד 31% גבוה יותר לאחר ייצור מערך ננו-חלקיקים על פני התא האחורי.

צפיפות זרם קצר עולה עד כ-20 מיליאמפר לסנטימטר מרובע, שהוא שיפור של 32%, מעט טוב יותר מאפקט השיפור של הרפלקטור האחורי המפוזר. רק לאחר הוספת הרפלקטור המפוזר האחורי על חיפוי המגנזיום פלואוריד לתא עם מערך הננו-חלקיקים הפלזמוני, צפיפות זרם הקצר גדלה עוד יותר ל-22.3 מיליאמפר לסנטימטר רבוע או שיפור של כ-45%. שימו לב שעבור התא בעובי שלושה מיקרון, כל הזרמים גבוהים יותר עד 25.7 מיליאמפר לסנטימטר רבוע בעוד שהשיפור היחסי מעט נמוך יותר ב-42% ללכידת אור יש השפעה גדולה יחסית במכשירים דקים יותר לאחר שליטה.

ניתן לבצע הליך זה תוך ארבע עד חמש שעות אם הוא מבוצע כראוי. לא כולל, הצטרפו לצבע הרפלקטיבי שייקח כ-12 שעות וטמפרטורת החדר. לאחר צפייה בסרטון זה, אמור להיות לך מושג טוב כיצד לכידת חימר פלזמוני פועלת עבור תאים סולאריים.

יתר על כן, אתה צריך להיות בעל הבנה טובה כיצד לייצר פלזמוני כמו רפלקטור פיזור על התאים הסולאריים כדי לשפר את לכידת האור בזרם הצילום של התא.