Artykuł metodologiczny

Integracja nanostruktur srebra zatrzymujących światło w uwodornionych mikrokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych za pomocą druku transferowego

DOI:

10.3791/53276

⸱

9 listopada 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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Opisana jest realna metodologia oparta na druku transferowym, mająca na celu wprowadzenie plazmonicznych nanostruktur metalowych do ogniw słonecznych. Wykorzystując nanofilarowe stemple poli(dimetylosiloksanowe), uporządkowany układ nanodysków oparty na Ag zintegrowano ze standardowymi uwodornionymi mikrokrystalicznymi ogniwami słonecznymi Si, co doprowadziło do poprawy wydajności urządzenia dzięki plazmonicznemu pułapkowaniu światła.

Streszczenie

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

Jednym z potencjalnych zastosowań nanostruktur metalowych jest zatrzymywanie światła w ogniwach słonecznych, gdzie unikalne właściwości optyczne nanometali, powszechnie znane jako efekty plazmoniczne, odgrywają ważną rolę. Badania w tej dziedzinie są jednak utrudnione ze względu na trudności w wytwarzaniu urządzeń zawierających pożądane funkcjonalne nanostruktury metalowe. Aby zapewnić realną strategię w tym zakresie, przedstawiamy tutaj podejście oparte na druku transferowym, które umożliwia szybką i tanią integrację zaprojektowanych nanostruktur metalowych z różnymi architekturami urządzeń, w tym ogniwami słonecznymi. Stemple z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) w postaci nanofilarów zostały wytworzone z dostępnej na rynku folii z tworzywa sztucznego z nanootworami jako formy wzorcowej. Na tych nanowzorzystych stemplach PDMS osadzono warstwy Ag, które następnie wydrukowano transferowo na pokrytej kopolimerem blokowym (warstwa wiążąca) powierzchni uwodornionego mikrokrystalicznego krzemu (μc-Si:H) pokrytej kopolimerem blokowym (warstwa wiążąca), aby uzyskać uporządkowane struktury nanodysków Ag. Potwierdzono, że powstałe ogniwa słoneczne μc-Si:H z nanodyskiem Ag wykazują wyższą wydajność w porównaniu z ogniwami bez nanodysków Ag drukowanych transferowo, dzięki efektowi pułapkowania światła plazmonicznego pochodzącemu z nanodysków Ag. Ze względu na prostotę i wszechstronność, dalsze zastosowanie urządzenia byłoby również możliwe dzięki temu podejściu.

Wprowadzenie

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

Od dawna istnieje zapotrzebowanie na zastosowanie funkcjonalnych nanostruktur w szerokim zakresie technologicznym. Jednym z oczekiwań związanych z tym trendem jest otwieranie nowych projektów architektur urządzeń prowadzących do poprawy lub innowacji wydajności. Na przykład w dziedzinie ogniw słonecznych zastosowanie nanostruktur metalowych jest aktywnie badane ze względu na ich intrygujące właściwości optyczne (tj. plazmoniczne),1 potencjalnie korzystne dla konstruowania skutecznych systemów zatrzymywania światła. 2,3 Rzeczywiście, niektóre badania teoretyczne4-6 sugerowały, że takie plazmoniczne pułapkowanie światła może osiągnąć efekty przekraczające konwencjonalny limit pułapkowania światła oparty na optyce promieniowej (teksturowaniu). 7 W związku z tym opracowanie strategii integracji pożądanych nanostruktur metalowych z ogniwami słonecznymi staje się coraz ważniejsze dla realizacji tych teoretycznych przewidywań.

Zaproponowano szereg strategii, aby sprostać temu wyzwaniu. 8-24 Należą do nich, na przykład, proste (tanie) wyżarzanie termiczne folii metalowych8,9 lub dyspersja wstępnie zsyntetyzowanych nanocząstek metali,10,11 które zaowocowały udanymi demonstracjami pułapkowania światła plazmonicznego. Należy jednak podkreślić, że nanostruktury metalowe wytwarzane za pomocą tych podejść są zwykle trudne do dopasowania do modeli teoretycznych. W przeciwieństwie do tego, tradycyjne techniki nanowytwarzania w przemyśle półprzewodnikowym, takie jak fotolitografia i litografia wiązką elektronów,12,13 mogą kontrolować struktury znacznie poniżej poziomu poniżej 100 nm, ale często są zbyt drogie i czasochłonne, aby można je było zastosować do ogniw słonecznych, w których niezbędne jest uzyskanie dużej powierzchni przy niskich kosztach. Aby spełnić wymagania dotyczące niskich kosztów, wysokiej przepustowości i dużych powierzchni przy możliwości sterowania w nanoskali, obiecujące byłyby metody takie jak litografia nanoodcisków14-16, litografia miękka17,18, litografia nanosferyczna19-21 i litografia koloidalna z maską dziurową22-24. Wśród tych wyborów opracowaliśmy miękką litografię, zaawansowaną technikę druku transferowego. 25 Korzystając z nanostrukturalnych stempli z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) i warstw kleju na bazie kopolimerów blokowych, można było łatwo uzyskać wzór uporządkowanych nanostruktur metalowych na wielu materiałach istotnych z technologicznego punktu widzenia, w tym na materiałach przeznaczonych do ogniw słonecznych.

Głównym celem tego artykułu jest opisanie szczegółowej procedury naszego podejścia do druku transferowego, polegającej na włączeniu skutecznych nanostruktur plazmonicznych zatrzymujących światło w istniejących strukturach komórek słonecznych. Jako przykład poglądowy, w tym badaniu wybrano nanodyski Ag i cienkowarstwowe uwodornione mikrokrystaliczne ogniwa słoneczne Si (μc-Si:H) (Rysunek 1),26 chociaż inne rodzaje metali i ogniw słonecznych są zgodne z tym podejściem. Wraz z prostotą procesu, podejście to może być interesujące dla różnych badaczy jako poręczne narzędzie do integracji funkcjonalnych nanostruktur metalowych z urządzeniami.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Przygotowanie pieczęci PDMS

  1. Umieść formę z nanootworami (nanonadrukowana folia z tworzywa sztucznego z polimeru cykloolefinowego, rozmiar: 50 mm × 50 mm) w pojemniku z politetrafluoroetylenu (PTFE).
  2. Odważyć kopolimer winylometylosiloksanu-dimetylosiloksanu (0,76 g dla formy 50 mm × 50 mm) w jednorazowej szklanej butelce i wymieszać z kompleksem Pt-diwinylotetrametylodiloksan (6 μl, za pomocą cyfrowej mikropipety z jednorazową końcówką polipropylenową) i 2,4,6,8-tetrametylotetracyklotetrasiloksan (24 μl, za pomocą cyfrowej mikropipety z jednorazową końcówką polipropylenową).
  3. Dodać kopolimer metylohydrosiloksan-dimetylosiloksan (0,24 ml, za pomocą cyfrowej mikropipety z jednorazową końcówką polipropylenową) do szklanej butelki i szybko wymieszać za pomocą jednorazowej szklanej pipety. Po przedmuchaniu powierzchni formy osadzonej w pojemniku z PTFE przezN2, należy wlać powstałą mieszaninę ("twardy" prepolimer PDMS) na formę i rozpocząć wirowanie z prędkością 1 000 obr./min przez 40 sekund, aby uzyskać grubość warstwy ~40 μm.
  4. Umieścić wirową próbkę w gorącej komorze podgrzanej do temperatury 65 °C na 30 minut w celu krótkotrwałego usieciowania twardego PDMS.
  5. Podczas podgrzewania odważ silikon (6 g) i wymieszaj go z katalizatorem (0,6 g) w jednorazowej szklanej butelce. Umieścić szklaną butelkę w eksykatorze próżniowym i stosować podciśnienie (~133 Pa) przez 15 minut, aby usunąć powietrze uwięzione w mieszaninie silikonu ("miękki" prepolimer PDMS).
  6. Wyjmij formę i miękki prepolimer PDMS odpowiednio z komory grzewczej i eksykatora próżniowego, a następnie szybko wlej miękki prepolimer PDMS na podgrzaną formę. Grubość miękkiej warstwy PDMS wynosi ~3 mm.
  7. Otrzymaną próbkę ponownie umieścić w eksykatorze próżniowym w celu dalszego odgazowania przy ciśnieniu ~133 Pa przez co najmniej 1 godzinę.
  8. Przenieść odgazowaną próbkę do komory grzewczej i rozpocząć stopniowe podgrzewanie do temperatury 80 °C (szybkość ogrzewania ~3 °C/min). Utrzymuj tę temperaturę przez 5 godzin, aby całkowicie usieciować twardy i miękki PDMS.
  9. Po schłodzeniu próbki do temperatury pokojowej należy ostrożnie odkleić stempel PDMS od formy. W razie potrzeby użyj ponownie formy, aby przygotować drugie (lub więcej) stempli. Uwaga: Ta sama forma może być użyta co najmniej pięć razy bez pogorszenia jakości stempla.
  10. Pokrój otrzymany stempel nanopillar (dwuwarstwowy twardy/miękki kompozyt PDMS)27 na kawałki o pożądanych rozmiarach (zwykle 7 mm × 7 mm w przypadku naszych ogniw słonecznych) za pomocą noża i przechowuj je pod powietrzem do czasu użycia.

2. Przygotowanie roztworów kopolimerów blokowych

  1. Zważyć proszek bloku polistyrenowego poli-2-winylopirydyny (PS-b-P2VP) w szklanej butelce i wymieszać z o-ksylenem w stosunku 3 mg/ml (PS-b-P2VP/o-ksylen).
  2. Mieszać mieszaninę za pomocą mieszadła magnetycznego pokrytego PTFE w temperaturze 70 °C przez 1 godzinę.
  3. Otrzymany roztwór należy przechowywać przez ponad 24 godziny w temperaturze pokojowej bez mieszania, aby zakończyć tworzenie się miceli do samodzielnego organizowania. Szczelnie zamknij roztwór i przechowuj go w warunkach otoczenia. Uwaga: Jakość roztworu pozostaje niezmieniona nawet rok po przygotowaniu.

3. Przygotowanie μsubstratów c-Si:H

  1. Umyć szklanki pokryte SnO2:F (oznaczać szkło/SnO2:F, dalej) zH2O(500 ml), detergentem (500 ml) iH2O(500 ml) w temperaturze pokojowej przy użyciu kąpieli ultradźwiękowej (15 min dla każdej). Wysuszyć je, N2.
  2. Oczyszczone podłoża szklane/SnO2:F załadować do uchwytu substratu i osadzić ZnO:Ga (20 nm) za pomocą systemu napylania prądem stałym (DC) w warunkach określonych w tabeli 2.
  3. Załadować podłoża szkło/SnO2:F/ZnO:Ga do innego uchwytu podłoża i osadzić μ warstwyc-Si:H p (10 nm), i (500 nm) i n (40 nm) za pomocą systemu chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej plazmą (PECVD) w warunkach określonych w tabeli 2.
  4. Powstałe μpodłoża c-Si:H (szkło/SnO2:F/ZnO:Ga/μc-Si:H p-i-n) należy przechowywać w próżni lubN2 do etapu drukowania transferowego.

4. Powlekanie pieczęci PDMS

  1. Stemple PDMS (przygotowane w kroku 1) przemyć EtOH (30 ml) za pomocą kąpieli ultradźwiękowej przez 15 minut i wysuszyć przez wdmuchiwanie N2.
  2. Oczyszczone stemple PDMS należy załadować na uchwyt próbki za pomocą dwustronnej taśmy klejącej i nałożyć folię Ag (10-80 nm) za pomocą systemu odparowywania wiązką elektronów (EB) w następujących warunkach: szybkość osadzania = 5-10 A/s, ciśnienie = ~1,5 × 10-4 Pa.
  3. Wyjmij stemple z powłoką Ag z systemu odparowywania EB i użyj ich natychmiast w następnym kroku druku transferowego.

5. Drukowanie transferowe nanodysków Ag na cienkowarstwowych powierzchniach krzemowych

  1. Wyjąć cienkowarstwowe podłoża Si przechowywane w próżni lubN2 i ponownie pokryć roztworem PS-b-P2VP (0,3 ml dla próbki 50 mm × 50 mm, używając cyfrowej mikropipety z jednorazową końcówką polipropylenową) przy 5 000 obr./min przez 40 sekund.
  2. Zwilż powierzchnię pokrytą PS-b-P2VP EtOH za pomocą cyfrowej mikropipety (5 μm/obszar komórki) i delikatnie nałóż stempel PDMS z powłoką Ag na mokrą powierzchnię EtOH. Nie naciskaj stempla.
  3. Umieść cienkowarstwowe podłoże Si ze stemplem w komorze próżniowej i zastosuj próżnię (~133 Pa).
  4. Po 5 minutach napełnij komorę próżniową powietrzem i wyjmij cienkowarstwowe podłoże Si.
  5. Usuń stempel z cienkowarstwowego podłoża Si, przytrzymując obie strony stempla pęsetą, aby wydrukować nanodyski Ag w celu nadruku transferowego. Uwaga: Jeśli się powiedzie, ślad stemplowania jest widoczny jako zielonkawa plama.
  6. Płukać cienkowarstwowe podłoże Si z nadrukiem transferowym ciągłym przepływem EtOH przez 15 sekund (~30 ml) i wysuszyć przez przedmuchiwanie N2.
  7. Usunąć powłokę PS-b-P2VP za pomocą systemu plazmowego Ar.
    1. Umieść cienkowarstwowe podłoże Si z nadrukiem transferowym w komorze procesowej systemu plazmowego Ar.
    2. Wypompować powietrze z komory procesowej przez ~5 min (ciśnienie ~20 Pa).
    3. Otwórz zawór przewodu gazowego Ar i ręcznie ustaw natężenie przepływu na 4 sccm. Odczekaj ~5 min, aby ustabilizować ciśnienie do 40 Pa.
    4. Generuj plazmę Ar przez 108 sekund.
    5. Zamknij zawór przewodu gazowego Ar, zatrzymaj pompowanie i wlej powietrze do komory procesowej, aby usunąć oczyszczone plazmowo, drukowane transferowo cienkowarstwowe podłoża Si.

6. Zakończenie produkcji cienkowarstwowych ogniw słonecznych Si

  1. Przymocuj metalowe maski do cienkowarstwowych podłoży Si z nadrukiem transferowym po obróbce plazmą Ar za pomocą taśm poliimidowych.
  2. Zamaskowane podłoża należy załadować do uchwytu substratu systemu rozpylania prądem stałym i osadzać kolejno ZnO:Ga (100 nm), Ag (250 nm) i ZnO:Ga (40 nm) w warunkach określonych w tabeli 2.
  3. Oderwij metalowe maski od podłoży i usuń zamaskowane cienkowarstwowe warstwy krzemu (tj. obszar, w którym nie zdeponowano ZnO:Ga i Ag) za pomocą systemu reaktywnego trawienia jonowego (RIE).
    1. Umieścić próbki w komorze procesowej systemu RIE.
    2. Wypompuj powietrze z komory procesowej zgodnie z instrukcjami producenta.
    3. Ustaw warunki procesu w następujący sposób zgodnie z instrukcją producenta: SF6/O2 natężenie przepływu = 100/20 sccm, ciśnienie = 20 Pa, moc 100 W, czas = 1 min 20 sek.
    4. Otwórz przewody gazowe SF6 i O2, ustabilizuj ciśnienie i wygeneruj plazmę.
    5. Zamknąć zawór przewodu gazowego SF6 i O2, zatrzymać pompowanie i napełnić N2 do komory procesowej, aby pobrać próbki.
  4. Umieścić próbki w komorze wyżarzania próżniowego i rozpocząć stopniowe podgrzewanie do 175 °C w próżni (~133 Pa). Utrzymuj tę temperaturę przez 2 godziny, a następnie pozwól ostygnąć do RT. Napełnij komorę powietrzem i wyjmij próbki, które teraz można nazwać komórkami.
  5. stop na bazie Sn-Zn na przedniej przezroczystej elektrodzie (szkło/SnO2:F/ZnO:Ga, część odsłonięta przez obróbkę RIE) za pomocą ultradźwiękowego urządzenia do.

7. Pomiar zewnętrznej wydajności kwantowej (EQE)

  1. Przymocuj maskę chroniącą przed światłem do spreparowanej komórki za pomocą taśmy poliamidowej i umieść zamaskowaną komórkę w uchwycie na komórkę. Podłącz sondy do przedniej elektrody lutowanej (+) i tylnej elektrody Ag/ZnO:Ga (-).
  2. Zmierz widma EQE za pomocą systemu pomiarowego EQE zgodnie z instrukcjami producenta z zakresem długości fali i krokiem odpowiednio 300-1,100 nm i 5 nm.

8. Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej (J-V) w fotowoltaice

  1. Skalibrować natężenie światła w systemie pomiaru charakterystyki J-V za pomocą amorficznej celi referencyjnej Si.
    1. Ustaw amorficzną komórkę odniesienia Si w uchwycie komórki systemu pomiaru charakterystyki J-V i oświetl światło.
    2. Odczyt fotogenerowanego prądu za pomocą multimetru cyfrowego wyposażonego w system pomiaru charakterystyki J-V. Dostosuj natężenie światła, aż prąd generowany przez foto pokaże odpowiednią wartość dla komórki referencyjnej (8.34 mA/cm2).
  2. Przymocuj maskę chroniącą przed światłem do komórki i umieść zamaskowaną komórkę w uchwycie na komórkę. Podłącz sondy do przedniej elektrody lutowanej (+) i tylnej elektrody Ag/ZnO:Ga (-).
  3. Oświetl skalibrowane światło (100 mW/cm2, 1 słońce) na ogniwie i zmierz prądy fotogenerowane za pomocą układu pomiaru charakterystyki J-V zgodnie z instrukcjami producenta z krokiem napięcia 0,02 V.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Rysunek 2 przedstawia ogólny proces drukowania transferowego nanodysków Ag na powierzchni μc-Si:H (warstwa n). Krótko mówiąc, warstwa Ag (grubość: 10-80 nm) jest najpierw osadzana na powierzchni nanofilarowego stempla PDMS poprzez odparowanie wiązką elektronów. Równolegle roztwór PS-b-P2VP jest powlekany wirowo na powierzchni świeżo przygotowanej warstwy μc-Si:H n. Następnie kroplę EtOH umieszcza się na powierzchni pokrytej PS-b-P2VP, a stempel PDMS osadzony Ag umieszc...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

W tym artykule jako materiały stemplowe zastosowano dwuwarstwowy twardo-miękki kompozyt PDMS. 27 Kombinacja ta okazała się niezbędna do precyzyjnego odtworzenia macierzystej nanostruktury w formie, która była sześciokątnie upakowanym układem okrągłych otworów o średnicy 230 nm, głębokości 500 nm i odstępach między otworami 460 nm. Gdy używany był tylko miękki PDMS, stempel zawsze skutkował słabo nanostrukturalną powierzchnią (na przykład brak ostrej krawędzi w odwróconej strukturze filaru) ze względu na niski ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Autorzy dziękują Organizacji Rozwoju Nowej Energii i Technologii Przemysłowych (NEDO) przy Ministerstwie Gospodarki, Handlu i Przemysłu (METI) w Japonii za wsparcie finansowe.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Forma z nanootworamiScivaxFLH230/500-120
Pojemnik PTFEEishinn/aWykonane
Materiały Hard-PDMS
Kopolimer winylometylosiloksanu-dimetylosiloksanuGelestVDT-731
  Kompleks Pt-divinyltetramethyldisiloxaneGelestSIP6831.1
Kopolimer metylohydrosiloksanu-dimetylosiloksanuGelestHMS-301
2,4,6,8-tetrametylo-winylocyklotetrasiloksanSigma-Aldrich396281Dodatek do twardych materiałów PDMS
Soft-PDMSDow CorningSylgard-184Prekursor silikonu
PS-b-P2VPa href="http://polymersource.com">Źródło polimeruP5742-S2VPMn &czasy; 103 = 133-b-132
Szkło/SnO2:F podłożaAsahi Glass Co. Ltd.Typ VUPolerowany chemicznie mechanicznie przez D-process Inc. (http://d-process.jp/index.html) w celu spłaszczenia powierzchni
DetergentFruuchi Chemical Co.
http://www.furuchi.co.jp/eng/main.htm		Semico-clean 56Służy do czyszczenia podłoży szklanych/SnO2:F
ZnO:Ga supputtering targetAGC Ceramics Co. Ltd.5.7GZO
Ag supputtering targetMitsubishi Materials Co.4NAg
Dwustronna taśma klejącaNisshin EM Co.732
Taśma poliamidowaDupontKapton 650S#25
Lutna bazie Sn-ZnKuroda Techno Co., Ltd.Cerasolzer AL-200
Cyfrowa mikropipetaNichiryo00-NPX2-20
00-NPX2-200
00-NPX2-1000
KomoragrzewczaTokyo Rikakikai Co., Ltd.VOS-201SD
Parownik wiązki elektronówCanon-Anelvan/aWykonany na zamówienie
Parownik wiązki elektronówAriosn/aWykonany na zamówienie
System rozpylaniaUlvacSBR-2306
System PECVDShimadzu Emit Co. Ltd.SLCM-13
System plazmowy ArDiner Electric GmbhFemto
RIE systemSamco Inc.RIE-10NR
Ultradźwiękowe urządzenie lutowniczeColby-Eishin Enterprises, Inc.SUNBONDER
EQEBunkoukeiki Co. Ltd.System pomiaru charakterystyki-25BXS
J-VBunkoukeiki Co. Ltd.OTENTOSUN-5S-I/V
Amorficzna komórka referencyjna SiBunkoukeiki Co. Ltd.WPVS-NPB-S1Do kalibracji natężenia światła
MultimetrcyfrowyKeithley Instruments Inc.2400
na zamówienie<System pomiarowy

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Light TrappingSilver NanostructuresTransfer PrintingHydrogenated Microcrystalline SiliconPlasmonic EffectsNanopillar PDMS StampsElectron Beam EvaporationBlock Copolymer BindingSilver NanodisksSolar Cell Efficiency

Powiązane artykuły