Integração da luz Interceptação de prata Nanoestruturas em células solares de silício hidrogenado microcristalina por Transferência de impressão

Hidenori Mizuno; Hitoshi Sai; Koji Matsubara; Hidetaka Takato; Michio Kondo

doi:10.3791/53276

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Artigo de método

Integração da luz Interceptação de prata Nanoestruturas em células solares de silício hidrogenado microcristalina por Transferência de impressão

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DOI:

10.3791/53276

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9 de novembro de 2015

Hidenori Mizuno¹ , Hitoshi Sai² , Koji Matsubara² , Hidetaka Takato¹ , Michio Kondo¹

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

Neste artigo

Resumo

Uma metodologia viável baseada em impressão de transferência para introduzir nanoestruturas de metal plasmônico em células solares é descrita. Usando selos de poli (dimetilsiloxano) de nanopilares, uma matriz de nanodisco ordenada baseada em Ag foi integrada com células solares de Si microcristalinas hidrogenadas padrão, o que levou a um melhor desempenho do dispositivo devido ao aprisionamento de luz plasmônica.

Resumo

Uma das aplicações potenciais das nanoestruturas metálicas é o aprisionamento de luz em células solares, onde as propriedades ópticas únicas dos metais nanométricos, comumente conhecidas como efeitos plasmônicos, desempenham um papel importante. A pesquisa neste campo foi, no entanto, impedida devido à dificuldade de fabricar dispositivos contendo as nanoestruturas metálicas funcionais desejadas. A fim de fornecer uma estratégia viável para esse problema, mostramos aqui uma abordagem baseada em impressão por transferência que permite a integração rápida e de baixo custo de nanoestruturas metálicas projetadas com uma variedade de arquiteturas de dispositivos, incluindo células solares. Os selos de poli (dimetilsiloxano) (PDMS) de nanopilares foram fabricados a partir de um filme plástico de nanofuros disponível comercialmente como molde mestre. Nestes selos PDMS nanopadronizados, foram depositados filmes de Ag, que foram então impressos por transferência na superfície de Si microcristalino hidrogenado revestido com copolímero de bloco (camada de ligação) (μc-Si: H) para fornecer estruturas de nanodisco Ag ordenadas. Foi confirmado que as células solares μc-Si:H incorporadas a nanodiscos de Ag resultantes mostram desempenhos mais altos em comparação com uma célula sem os nanodiscos de Ag impressos por transferência, graças ao efeito de captura de luz plasmônica derivado dos nanodiscos de Ag. Devido à simplicidade e versatilidade, a aplicação adicional do dispositivo também seria viável por meio dessa abordagem.

Introdução

Tem havido uma demanda de longa data para a aplicação de nanoestruturas funcionais em uma ampla gama de campo tecnológico. Uma das expectativas para esta tendência é abrir novo design de arquiteturas de dispositivos que levam a performances melhoradas ou inovadoras. No campo das células solares, por exemplo, o uso de nanoestruturas de metal tem sido activamente explorado devido às suas propriedades intrigantes ópticos (isto é, ^1), plasmonic potencialmente benéficos para a construção de sistemas de luz de armadilhagem eficazes. ^2,3 estudos Na verdade, alguns teóricos ^{4 -6} têm sugerido que tal luz trapping plasmonic podia ter e....