Viene dimostrata la fabbricazione di reticoli ad alto contrasto come elemento dispersivo a divisione dello spettro parallelo in un sistema fotovoltaico concentrato. Vengono descritti i processi di fabbricazione, tra cui la litografia a nanoimpronta, lo sputtering TiO2 e l'incisione ionica reattiva. I risultati della misurazione della riflettanza vengono utilizzati per caratterizzare le prestazioni ottiche.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di Grigliati un forte contrasto per la suddivisione Spectrum Dispersive elemento in un sistema fotovoltaico a concentrazione
In questo articolo
Sommario
Abstract
I reticoli ad alto contrasto sono progettati e realizzati e la loro applicazione è proposta in un elemento dispersivo a divisione di spettro parallelo che può migliorare l'efficienza di conversione solare di un sistema fotovoltaico a concentrazione. Il sistema proposto ridurrà anche il costo delle celle solari nel sistema fotovoltaico a concentrazione sostituendo le costose celle solari tandem con le convenienti celle solari a giunzione singola. Le strutture e i parametri dei reticoli ad alto contrasto per gli elementi dispersivi sono stati ottimizzati numericamente. La fabbricazione su larga scala di reticoli ad alto contrasto è stata dimostrata sperimentalmente utilizzando la litografia a nanoimpronta e l'incisione a secco. La qualità del materiale del reticolo e le prestazioni del dispositivo fabbricato sono state entrambe caratterizzate sperimentalmente. Analizzando i risultati delle misurazioni, vengono discussi i possibili effetti collaterali dei processi di fabbricazione e vengono proposti diversi metodi che hanno il potenziale per migliorare i processi di fabbricazione, che possono aiutare ad aumentare l'efficienza ottica dei dispositivi fabbricati.
Introduzione
La nostra società moderna non può sopravvivere senza spostare una parte significativa del consumo di energia alle fonti energetiche rinnovabili. Per ottenere tutto ciò, dobbiamo trovare un modo per raccogliere l'energia rinnovabile ad un costo inferiore rispetto alle fonti energetiche a base di petrolio nel prossimo futuro. L'energia solare è il più abbondante energia rinnovabile sulla terra. Nonostante che molti progressi sono stati fatti nella raccolta di energia solare, è ancora molto difficile competere con le fonti di energia a base di petrolio. Migliorare l'efficienza delle celle solari è uno dei modi più efficaci per abbassare il costo del sistema ....
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Protocollo
1. Preparare il polidimetilsilossano Blank (PDMS) substrato per nanoimprint Mold
- Processo Silicon Wafer Trattamento
- Pulire un wafer di silicio da 4 pollici da risciacquo con acetone, metanolo e isopropanolo.
- Colpo asciugare usando la pistola di azoto.
- Pulire con soluzione Piranha (3: 1 miscela di acido solforico al 30% di perossido di idrogeno) immergendo all'interno per 15 min.
- Risciacquare con acqua deionizzata. Colpo secco utilizzando la pistola di azoto.
- Posizionare il wafer in un essiccatore di vetro. Aggiungere una goccia (20 gocce = 1 ml) di agente (triclorosilano) rilasciando in un essiccatore. <....
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Risultati
La Figura 1 mostra l'implementazione dell'elemento dispersivo (multistrato alta reticolo contrasto (HCG)) in un impianto fotovoltaico concentrato. La luce del sole viene prima riflessa dallo specchio primario e incide sull'elemento riflettente dispersivo, dove il fascio viene riflesso e diviso in diverse bande di lunghezze d'onda diverse. Ogni banda graverà su una certa posizione sulla matrice di celle solari per il miglior assorbimento e la conversione in energia elettrica. La chiave di.......
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Discussione
In primo luogo, la qualità del film TiO 2 è molto importante per le prestazioni HCG. Il picco riflettanza sarà maggiore se il film TiO 2 ha meno perdita e rugosità superficiale. Il film TiO 2 con un indice di rifrazione superiore è anche favorevole perché la modalità confinamento ottico sarà arricchito da un elevato contrasto di indice, che può dar luogo ad una più piatta e banda riflettanza più ampia HCG.
In secondo luogo, gli errori di fabbricazione avranno.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata supportata come parte del Centro per l'Energia Nanoscienze, un Frontier Centro di ricerca energetica finanziata dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Science sotto Premio Numero DE-SC0001013. Vogliamo anche ringraziare il Dr. Max Zhang e il Dr. Jianhua Yang di HP Labs per il loro aiuto su misura TiO 2 sputtering pellicola e indici di rifrazione.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 184 Kit elastomero Silcone | Sylgard | Polidimetilsilossano (PDMS) | |
| Wafer di silicio da 4 pollici | Wafer universitario Wafer | ||
| silice fusa da 4 pollici | Wafer | ||
| Poli(metacrilato di metile) | Sigma-Aldrich | 182265 | |
| resistente | Né disponibile sul mercato | ||
| PlasmaLab System 100 | Oxford Instruments | ICP IRE | |
| Sistema di polimerizzazione UV per la fabbricazione di | Non disponibile sul mercato | ||
| Ocean Optics HR-4000 | Spettrometro Ocean Optics | HR-4000 | con rivelatore normale |
| Lambda 950 UV / VIS | Spettrometro PerkinElmer | con rivelatore di intergrazione emisferica | |
| JSM-7001F-LV | JEOL | Macchina | |
| per sputtering a magnete | L'attrezzatura è nei laboratori HP, che ci ha aiutato a sputtering l'evaporatore a fascio di elettroni TiO2 | ||
| Metal | Temescal | BJD-1800 |
Riferimenti
- Horne, S., et al. A Solid 500 Sun Compound Concentrator PV Design. Photovoltaic Energy Conversion, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on. , 694-697(2006).
- Guter, W., et al.
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Ristampe e permessi
