De fabricage van hoogcontrastroosters als parallel spectrumsplitsend dispersie-element in een geconcentreerd fotovoltaïsch systeem wordt gedemonstreerd. Fabricageprocessen inclusief nano-imprint litografie, TiO2 sputteren en reactieve ionen-etsen worden beschreven. Reflectiemeetresultaten worden gebruikt om de optische prestaties te karakteriseren.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Fabrication van High Contrast Roosters voor de Spectrum Splitting Dispersieve Element in een geconcentreerde Zonneinstallatie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Gratingen met hoog contrast zijn ontworpen en vervaardigd en de toepassing ervan wordt voorgesteld in een dispersief element dat het spectrum parallel splitst en dat de zonne-omzettingsefficiëntie van een geconcentreerd fotovoltaïsch systeem kan verbeteren. Het voorgestelde systeem zal ook de kosten van de zonnecellen in het geconcentreerde fotovoltaïsche systeem verlagen door de dure tandem-zonnecellen te vervangen door de kosteneffectieve enkelvoudige zonnecellen. De structuren en de parameters van de gratingen met hoog contrast voor de dispersieve elementen zijn numeriek geoptimaliseerd. De grote-oppervlakte fabricage van gratingen met hoog contrast werd experimenteel aangetoond met behulp van nano-imprint litografie en droog etsen. De kwaliteit van het grating materiaal en de prestaties van het vervaardigde apparaat werden beide experimenteel gekenmerkt. Door de meetresultaten te analyseren, worden de mogelijke neveneffecten van de fabricageprocessen besproken en worden verschillende methoden voorgesteld die het potentieel hebben om de fabricageprocessen te verbeteren, wat kan helpen om de optische efficiëntie van de vervaardigde apparaten te verhogen.
Inleiding
Onze moderne samenleving zal niet overleven zonder het verplaatsen van een aanzienlijk deel van het energieverbruik van hernieuwbare energiebronnen. Om dit te laten gebeuren, moeten we een manier vinden om hernieuwbare energie te oogsten tegen een kostprijs lager dan aardolie gebaseerde energiebronnen in de nabije toekomst te vinden. Zonne-energie is de meest overvloedige hernieuwbare energie op aarde. Ondanks dat er veel vooruitgang is geboekt in de zonne-energie oogsten, is het nog steeds erg moeilijk om te concurreren met op aardolie gebaseerde energiebronnen. Verbetering van de efficiëntie van zonnecellen is een van de meest efficiënte manieren om de systeemkoste....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Bereid de Blank Polydimethylsiloxaan (PDMS) Substraat voor nanoimprint Mold
- Silicon Wafer behandelingsproces
- Schoon een 4 inch siliciumwafel door spoelen met aceton, methanol en isopropanol.
- Blaas het droog met stikstof pistool.
- Maak gebruik van Piranha-oplossing (3: 1 mengsel van zwavelzuur met 30% waterstofperoxide) door onderdompeling in 15 min.
- Spoel het met DI water. Föhnen met behulp van de stikstof pistool.
- Plaats de wafer in een glas exsiccator. Voeg een druppel (20 druppels = 1 ml) van het vrijgeven van middel (trichloorsilaan) in de exsiccator.
- Pomp beneden de exsiccator totdat de mete....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Figuur 1 toont de uitvoering van het dispersieve element (multilayer hoog contrast grating (HCG)) in een geconcentreerde fotovoltaïsche installatie. Het zonlicht wordt eerst gereflecteerd door de primaire spiegel en afbreuk doet aan de reflecterende dispersief element, waar de bundel wordt gereflecteerd en opgesplitst in verschillende bands van verschillende golflengten. Elke band zal van invloed zijn op een bepaalde locatie op de zonnecel array voor de beste absorptie en omzetting naar elektriciteit. D.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Ten eerste, de kwaliteit van de TiO 2 film is zeer belangrijk voor HCG prestaties. De reflectiecoëfficiënt piek hoger zijn als de TiO 2 film minder verlies en oppervlakteruwheid. De TiO 2 film met een hogere brekingsindex is ook gunstig doordat de optische modus opsluiting wordt versterkt door een hoger contrast in index, die tot een vlakkere en bredere reflectie band HCG geven.
Ten tweede zal de fabricagefouten aanzienlijk HCG en moeten worden vermeden. De g.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd gesteund als onderdeel van het Centrum voor Energie Nanoscience, een Energy Frontier Research Center gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie, Office of Science onder Award Number DE-SC0001013. We willen ook Dr. Max Zhang Jianhua en Dr. Yang van HP Labs te bedanken voor hun hulp op TiO 2 film sputteren en brekingsindex meting.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 184 Silcone elastomer kit | Sylgard | Polydimethylsiloxaan (PDMS) | |
| 4 inch silicon wafer | Universitywafer | ||
| 4 inch fused silica wafer | Universitywafer | ||
| Poly(methyl methacrylate) | Sigma-Aldrich | 182265 | |
| UV-hardende resist | Niet verkrijgbaar op de markt | ||
| PlasmaLab System 100 | Oxford Instruments | ICP IRE-machine | |
| UV-uithardingssysteem voor nano-imprint fabricage | Niet verkrijgbaar op de markt | ||
| Ocean Optics HR-4000 | Ocean Optics | HR-4000 | Spectrometer met normale detector |
| Lambda 950 UV / VIS | PerkinElmer | spectrometer met hemisferische integratiedetector | |
| JSM-7001F-LV | JEOL | Veld emissie SEM | |
| DC-magnetron sputterapparaat | Apparatuur bevindt zich in HP labs, die ons hielpen om de TiO2 te sputteren | ||
| Metaal e-beam verdamper | Temescal | BJD-1800 |
Referenties
- 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.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
