Yöntem makalesi

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

DOI:

10.3791/53276

⸱

9 Kasım 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

Bu makalede

Özet

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

Güneş pillerinde plazmonik metal nanoyapıları tanıtmak için uygun bir transfer baskı tabanlı metodoloji açıklanmaktadır. Nanopillar poli (dimetilsiloksan) damgaları kullanılarak, Ag bazlı sıralı bir nanodisk dizisi, standart hidrojene mikrokristalin Si güneş pilleri ile entegre edildi ve bu da plazmonik ışık yakalama nedeniyle cihaz performanslarının iyileştirilmesine yol açtı.

Özet

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

Metal nanoyapıların potansiyel uygulamalarından biri, yaygın olarak plazmonik etkiler olarak bilinen nano boyutlu metallerin benzersiz optik özelliklerinin önemli bir rol oynadığı güneş pillerinde ışık hapsedilmesidir. Bununla birlikte, bu alandaki araştırmalar, istenen fonksiyonel metal nanoyapıları içeren cihazların üretilmesinin zorluğu nedeniyle engellenmiştir. Bu konuya uygulanabilir bir strateji sağlamak için, burada tasarlanan metal nanoyapıların güneş pilleri de dahil olmak üzere çeşitli cihaz mimarileri ile hızlı ve düşük maliyetli entegrasyonuna izin veren transfer baskı tabanlı bir yaklaşım gösteriyoruz. Nanopillar poli (dimetilsiloksan) (PDMS) pulları, ana kalıp olarak ticari olarak temin edilebilen bir nano delikli plastik filmden üretildi. Bu nanodesenli PDMS damgaları üzerinde, Ag filmler biriktirildi ve daha sonra sıralı Ag nanodisk yapılarını elde etmek için blok kopolimer (bağlayıcı tabaka) kaplı hidrojene mikrokristalin Si (μc-Si: H) yüzeyine transfer edildi. Elde edilen Ag nanodisk içeren μc-Si:H güneş hücrelerinin, Ag nanodisklerinden türetilen plazmonik ışık yakalama etkisi sayesinde, transfer baskılı Ag nanodiskleri olmayan bir hücreye kıyasla daha yüksek performans gösterdiği doğrulandı. Basitlik ve çok yönlülük nedeniyle, bu yaklaşımla daha fazla cihaz uygulaması da mümkün olacaktır.

Giriş

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

Teknolojik alanda geniş bir fonksiyonel nano uygulama için uzun süredir bir talep vardır. Bu eğilimin beklentilerden biri geliştirilmiş ya da yenilikçi performanslar giden cihazı mimarilerinin yeni tasarım açmaktır. Güneş pillerinin alanında, örneğin metal nano kullanımının etkin dolayı ilginç optik (yani plasmonik) özellikleri, etkili ışık yakalama sistemlerini inşa etmek 1 potansiyel olarak yararlı bir araştırılmaktadır. 2,3 Gerçekten de, bazı teorik çalışmalar 4 -6 gibi plasmonik ışık yakalama güneş hücreleri ile istenen metal nano entegre stratejiler geliştirmek, konvansiyonel ışın optiği (tekstüre) Sonuç olarak ışık yakalama sınırı. 7 tabanlı aşan etkileri elde edebiliriz ileri sürmüşlerdir bu gerçekleştirmek için giderek daha önemli hale gelmiştir teorik tahminler.

Çok sayıda strateji vardırBu şartları karşılamak için önerilmiştir. 8-24 Bu, örneğin, basit (düşük) metal filmlerle 8,9 ya da önceden sentezlenmiş metal nanopartiküller dispersiyon termal tavlama için 10,11, her ikisi de başarılı gösteriler sonuçlandı içerir plasmonik ışık yakalama. Ancak, bu yaklaşımların tarafından fabrikasyon metal nanoyapılar genellikle teorik modellere maç zorlu olduğunu işaret edilmelidir. Buna karşılık, böyle bir fotolitografi ve elektron demeti litografi gibi yarı iletken sektörlerinde geleneksel nanofabrikasyon teknikleri, 12,13 de alt 100 nm seviyesinin altında yapılar kontrol edebilirsiniz, ancak genellikle çok pahalı ve olan güneş hücreleri uygulamak için zaman alıcı, düşük maliyet ile burada büyük alanlı yeteneği şarttır. Düşük maliyetli, yüksek verim ve nano ölçekli kontrol edilebilirlik ile geniş alan gereksinimleri gibi nanoimprint litografi, 14-16 yumuşak litografi, 17,18 gibi yöntemler yerine getirmek için Nanokürecikli litografi, 19-21 ve delik maskesi kolloidal litografi 22-24 umut verici olurdu. Bu seçenekler arasında, biz yumuşak litografik, gelişmiş transfer baskı tekniği geliştirdik. 25 bir nanoyapılı poli (dimetilsiloksan) (PDMS) pulları ve blok kopolimer bazlı yapıştırıcı katmanları kullanarak sipariş metal nano desen kolayca teknolojik bir dizi sağlanabilir güneş pilleri için olanlar dahil olmak üzere ilgili maddeler.

Bu yazının amacı, güneş pili yapılarının mevcut etkili ışık yakalama plasmonik nano dahil bizim transfer baskı yaklaşımının detaylı prosedürü tarif etmektir. Metal ve güneş hücreleri için diğer tipleri bu yaklaşım ile uyumlu olan, ancak güneş hücreleri bu çalışmada seçilmiştir (Şekil 1), 26: demonstrasyon bir durum olarak, Ag nanodisks ve ince-film mikrokristalin Si (lH uc-Si) hidrojenlendi. Birlikte onun süreci ilebasitlik, yaklaşma cihazları ile fonksiyonel metal nano entegre kullanışlı bir araç gibi çeşitli araştırmacıların ilgi olacaktır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

PDMS Pullar 1. Hazırlık

  1. Politetrafloroetilen (PTFE) kap: a nanohole kalıp (50 mm x 50 mm nanoimprinted siklo olefin polimer plastik film, boyutu).
  2. Ve 2,4 (tek kullanımlık polipropilen uçlu bir dijital mikro pipet kullanarak, 6 ul) tek kullanımlık bir cam şişe vinylmethylsiloxane-dimetilsiloksan kopolimeri (50 mm x 50 mm kalıp 0.76 g) tartılır ve Pt-diviniltetrametildisilokzandır kompleksi ile karıştırarak, (tek kullanımlık bir polipropilen ucu ile bir dijital mikro pipet kullanılarak 24 ul), 6,8-tetramethyltetra-vinylcyclotetrasiloxane.
  3. (0.24 ml tek kullanımlık polipropilen uçlu bir dijital mikro pipet kullanarak) metilhidrojensiloksan-dimetilsiloksan kopolimer ekle cam şişe ve hızlı bir şekilde atılabilir cam pipet kullanarak karıştırın. PTFE kap içinde belirlenen kalıp yüzeyi N2 tarafından üflenir sonra, kalıp üzerine ortaya çıkan karışımın ("sert" PDMS prepolimer) dökün ve spin-ceket başlangıç40 saniye boyunca 1000 rpm'de ing ~ 40 mikron katman kalınlığı elde etmek.
  4. 30 dakika kısa bir süre çapraz bağ sabit PDMS için 65 ° C 'de ısıtılmış bir sıcak oda spin kaplı örnek yerleştirin.
  5. Isıtma sırasında, silikon (6 g) tartın ve bir kullanılıp atılabilir bir cam şişeye katalizörü (0.6 g) ile karıştırılır. Bir vakum kurutucu içinde, cam bir şişe yerleştirin ve silikon karışımı ("yumuşak" PDMS ön-polimer) sıkışıp havayı çıkarmak için 15 dakika boyunca vakum (~ 133 Pa) uygulanır.
  6. Sırasıyla ısıtma odasına ve vakum desikatörde, kalıp ve yumuşak PDMS prepolimer dışarı atın ve hızlı bir şekilde ısıtılmış kalıp üzerine prepolimer yumuşak PDMS dökün. Yumuşak PDMS tabakasının kalınlığı ~ 3 mm'dir.
  7. En az 1 saat boyunca ~ 133 Pa Daha fazla gazdan arındırmadan tekrar vakum eksikatörü içinde elde edilen örnek yerleştirin.
  8. Isıtma odasına gazı alınmış örnek aktarın ve 80 ° C (~ 3 ° C / dk ısıtma oranı) kadar kademeli olarak ısıtılması başlar. 5 saat boyunca bu sıcaklık tutunSert ve yumuşak PDMS tamamen çapraz bağlantı.
  9. RT aşağı örneği soğutulduktan sonra PDMS kalıp dikkatlice damga soyulabilir. Gerekiyorsa, ikinci (veya daha fazla) pul hazırlamak için kalıp yeniden. Not: Aynı kalıp damgası kalitesi bozulma olmadan en az beş kez kullanılabilir.
  10. Bir bıçak kullanarak istenilen ölçülerde parçaları (güneş hücreleri için genellikle 7 mm x 7 mm) içine çıkan nanopillar damgası (çift katmanlı yumuşak / sert PDMS kompozit) 27 Kesme ve kullanıma kadar hava altında saklayın.

Blok Kopolimer Çözümleri 2. Hazırlık

  1. (PS-b -P2VP / o -xylene) bir cam şişe içinde polistiren bloğu -poli-2-vinilpiridin (PS-b -P2VP) tozunun tartılır ve 3 mg / ml oranında o -xylene ile karıştırarak .
  2. 1 saat süre ile 70 ° C 'de, bir PTFE kaplı manyetik bir karıştırma çubuğu ile karıştırın.
  3. Karıştırın RT'de fazla 24 saat boyunca elde edilen çözelti, tutunHalka kendi kendini monte misellerin oluşumu tamamlanır. Sıkıca çözüm mühür ve ortam koşullarında saklayın. Not: çözümün kalitesi bile bir yıl hazırlandıktan sonra değişmez.

Μ c-Si 3. Hazırlanması: H Malzameler

  1. F (ifade cam / SnO 2: F, aşağıda) Yıkama camlar SNO 2 ile kaplanmış bir ultrasonik banyo kullanılarak oda sıcaklığında H2O (500 mi) ile, deterjan (500 mi) ve H2O (500 mi) (15 her dakika). N 2 üfleme onları kurutun.
  2. Temizlenmiş cam yükleyin / SnO 2: bir alt tabaka tutucu ve mevduat ZnO F yüzeyler: Ga (20 nm) Tablo 2'de belirtilen şartlara sahip bir doğru akım (DC) püskürtme sistemini kullanarak.
  3. Cam yükleyin / SnO 2: F / ZnO: plazma gelişmiş kimyasal kullanılarak H p (10 nm) i (500 nm) ve n (40 nm) katmanları: Başka Yüzey tutucu ve mevduat μ c-Si Ga yüzeyler Vapor biriktirme Tablo 2'de belirtilen şartlara (PECVD) sistemi.
  4. Ortaya çıkan μ c-Si Mağaza: H (cam / SnO 2: F / ZnO: Ga / μ c-Si: H p - i - n) transferi yazdırma adıma kadar vakum ya da N2 altında yüzeyler.

PDMS Pullar 4. Ag-kaplama

  1. N 2 üfleyerek EtOH (aşama 1 'de hazırlandı) PDMS pulları (30 mi) 15 dakika boyunca bir ultrason banyosu kullanılarak, kuru yıkayın.
  2. Biriktirme oranı = 5-10 Å / sn, basınç: bir elektron demeti aşağıdaki koşullar ile (EB) buharlaşma sistemi kullanarak bir Ag filmi (10-80 nm) çift taraflı yapışkan bant kullanarak bir numune tutucu temizlenmelidir PDMS pulları yükleyin ve mevduat = ~ 1.5 × 10 -4 Pa.
  3. EB buharlaşma sistemi Ag kaplı pulları dışarı atın ve aşağıdaki transfer baskı adımda hemen kullanabilirsiniz.

Ince üzerine Ag Nanodisks 5. Transfer BaskıFilm Si Yüzeyler

  1. 5.000 (atılabilir bir polipropilen ucu ile bir dijital mikro pipet kullanılarak, 50 mm x 50 mm numune için 0.3 ml) Si PS-b -P2VP çözeltisi vakum ya da N 2 ve spin-kat altında saklanan alt-tabakalar ince bir film çıkarın 40 sn için rpm.
  2. EtOH bir dijital mikro pipet (5 mikron / hücre alanı) kullanarak ps b -P2VP kaplı yüzeyi ıslatın ve Ag-kaplı PDMS EtOH ıslak yüzeye hafifçe damga geçerlidir. Damgayı basmayın.
  3. Bir vakum odasında damgasıyla ince film Si substrat yerleştirin ve uygulamak vakum (~ 133 Pa).
  4. 5 dakika sonra, hava ile vakum odasını doldurmak ve ince-film Si substrat çıkar.
  5. Ag nanodisks baskı aktarmak için cımbız ile pulu iki tarafında tutarak ince film Si substrattan damga çıkarın. Not: Eğer başarılı olursa, damgalama iz yeşilimsi bir nokta olarak görülebilir.
  6. Et sürekli bir akış ile transfer baskılı ince film Si substrat durulayınOH N 2 esen 15 sn (~ 30 mi) ve kuru için.
  7. Bir Ar plazma sistemini kullanarak PS-b-P2VP kaplama çıkarın.
    1. Ar plazma sisteminin proses odasına transfer baskılı ince film Si substrat yerleştirin.
    2. ~ 5 dk (basınç ~ 20 Pa) için işlem odasındaki havayı dışarı pompalamak.
    3. Ar gaz hattının vanasını açın ve manuel 4 sccm'lik akış hızını ayarlamak. 40 Pa basıncı stabilize etmek üzere 5 ~ için minimum bekleyin.
    4. 108 saniye boyunca Ar plazması oluşturmak.
    5. Plazma temizlenmiş, transfer baskılı ince film Si yüzeylerde almaya işlem odasına hava, Ar gaz hattının vanasını kapatın pompalama durdurmak ve doldurun.

İnce film Si Güneş Pili Fabrikasyon 6. Tamamlama

  1. Si poliimid bantlar kullanarak Ar plazma tedaviden sonra yüzeylerde transfer baskılı ince film metal maskeleri takın.
  2. DC püskürtme sistemi ve deposi bir alt tabaka tutucu maskeli tabakaları yüklemekt ZnO: Ga (100 nm), Ag (250 nm), ve ZnO: Ga Tablo 2'deki koşullar (40 nm) sırasıyla.
  3. Yüzeylerde metal maskeleri çıkarın ve maskeli ince film Si katmanları kaldırmak (yani ZnO alanı: Ga ve Ag yatırılan değil) reaktif iyon aşındırma (RIE) sistemini kullanarak.
    1. RIE sisteminde bir işlem odasında numuneler.
    2. Üreticinin talimatlarına aşağıdaki işlem odasındaki havayı dışarı pompalamak.
    3. SF 6 / O 2 debisi = 100/20 sccm, basınç = 20 Pa, gücü 100 W, süresi = 1 dak 20 sn: Üreticinin talimatı takip aşağıdaki gibi işlem koşullarını ayarlayın.
    4. SF 6 ve O 2 gaz hatlarını açın basıncı stabilize ve plazma oluşturmak.
    5. Numune almaya işlem odasına N 2, SF 6 ve O 2 gaz hattının vanasını kapatın pompalama durdurmak ve doldurun.
  4. KoyBir vakum tavlama odası içinde örnekler ve vakum içinde (~ 133 Pa) altında 175 ° C 'ye kadar yavaş yavaş ısıtılması başlar. 2 saat boyunca bu sıcaklık tutun ve daha sonra oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Odasında havayı doldurun ve şimdi hücreler denebilecek örnekleri çıkar.
  5. Ön şeffaf elektrot üzerinde Lehim Sn-Zn-bazlı alaşım (cam / SnO 2: F / ZnO: Ga, RIE tedavisi ile maruz kısım) ultrasonik lehim cihazı kullanılarak.

Dış Kuantum Verimliliği 7. ölçümü (EQE)

  1. Poliimid bant kullanarak bir fabrikasyon hücreye bir ışık koruyucu maske takın ve hücre tutucu maskeli hücreyi ayarlayın. (-) Ga elektrot: önden lehimli elektrodun (+) ve Ag / ZnO için sondaları bağlayın.
  2. Bir dalga boyu aralığındaki sırasıyla 300-1,100 nm ile 5, aşama ile, üretici talimatlarına göre bir EQE ölçülendirme sistemi EQE spektrumları ölçün.

Fotovoltaik Akım-Gerilim (OG) 8. Ölçüm Karakteristics

  1. Amorf bir Si referans hücresi kullanılarak bir JV özellikleri ölçüm sisteminin ışık yoğunluğunu ayarlayın.
    1. JV özellikleri ölçüm sisteminin hücre sahibine amorf Si referans hücresini ayarlayın ve ışık yanar.
    2. JV özellikleri ölçüm sistemindeki donatılmış bir dijital avometre ile foto jenere akımı okuyun. Foto jenere akım referansı hücresine (8.34 mA / cm 2) doğru değerini gösterir kadar ışık yoğunluğunu ayarlayın.
  2. Bir hücreye bir ışık koruyucu maske takın ve hücre tutucu maskeli hücreyi ayarlayın. (-) Ga elektrot: önden lehimli elektrodun (+) ve Ag / ZnO için sondaları bağlayın.
  3. Hücrenin üzerinde kalibre ışık (100 mW / cm 2, 1 güneş) Aydınlatmak ve 0.02 V gerilim adım üreticinin talimatlarına JV özellikler ölçüm sistemini kullanarak foto jenere akımları ölçmek

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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

H (n katmanı): Şekil 2 uc-Si yüzeyine Ag nanodisks transfer baskı için genel işlem özetlenmektedir. Kısaca, bir Ag filmi (kalınlık: 10-80 nm), elektron ışını, buharlaştırma ile nanopillar PDMS damga yüzeyi üzerine tatbik edilir. H n tabaka: Buna paralel olarak, PS-b -P2VP çözeltisi taze hazırlanmış uc-Si yüzeyine kaplanmış bir spin. Daha sonra, bir EtOH damlacık PS-b -P2VP kaplı yüzey üzerine yerleştirilir ve Ag-tevdi PDMS damgası EtOH ıslak PS-b<...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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

Bu yazıda, bir çift katmanlı sert / yumuşak PDMS kompozit malzemeler damga olarak istihdam edildi. 27 Bu kombinasyon kesin çapı altıgen yakın dolu yuvarlak delikli bir dizi oldu kalıp, ebeveyn nano yapısını çoğaltmak için gerekli olduğu tespit edildi 230 nm, 500 nm derinliği ve 460 nm delik merkez-merkez aralığında bir. Sadece yumuşak PDMS kullanıldığında, damga her zaman kötü nanoyapılı yüzeyde sonuçlandı (örneğin, ters ayağı yapısında keskin kenar) düşük olması nedeniyle Young modülü için, 28 Dol...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

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

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

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

Yazarlar, mali destek için Japonya Ekonomi, Ticaret ve Sanayi Bakanlığı'na (METI) bağlı Yeni Enerji ve Endüstriyel Teknoloji Geliştirme Örgütü'ne (NEDO) teşekkür eder.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Nano delikli kalıpScivaxFLH230/500-120
PTFE konteynerEishin>n/aÖzel yapım
Sert PDMS malzemeleri
Vinilmetilsiloksan-dimetilsiloksan kopolimeriGelestVDT-731
  Pt-diviniltetrametildisiloksan kompleksiGelestSIP6831.1
Metilhidrosiloksan-dimetilsiloksan kopolimeriGelestHMS-301
2,4,6,8-tetrametiltetra-vinilsiklotetrasiloksanSigma-Aldrich396281Sert PDMS Yumuşak PDMS malzemeleri için katkı maddesi
Dow CorningSylgard-184Silikon öncüsü
PS-b-P2VPPolimer KaynağıP5742-S2VPMn ve kez; 103 = 133-b-132
Cam/SnO2:F yüzeylerAsahi Glass Co. Ltd.Tip VUYüzeyleri düzleştirmek için D-process Inc. (http://d-process.jp/index.html) tarafından kimyasal mekanik cilalanmış
DeterjanFruuchi Chemical Co.
http://www.furuchi.co.jp/eng/main.htm		Yarı temiz 56Cam/SnO2:F alt tabakaların temizliği için kullanılır
ZnO:Ga supputtering targetAGC Ceramics Co. Ltd.5.7GZO
Ag scholating targetMitsubishi Materials Co.4NAg
Çift taraflı yapışkan bantNisshin EM Co.732
Poliimid bantDupontKapton 650S#25
Sn-Zn Tabanlı LehimKuroda Techno Co., Ltd.Cerasolzer AL-200
Dijital mikro pipetNichiryo00-NPX2-20
00-NPX2-200
00-NPX2-1000
Isıtma odasıTokyo Rikakikai Co., Ltd.VOS-201SD
Elektron ışını buharlaştırıcısıCanon-Anelvan/aÖzel yapım
Elektron ışını evaporatörAriosn/aÖzel yapım
Püskürtme sistemiUlvacSBR-2306
PECVD systemShimadzu Emit Co. Ltd.SLCM-13
Ar plazma sistemiDiner Electric GmbhFemto
RIE systemSamco Inc.RIE-10NR
Ultrasonik lehimleme cihazıColby-Eishin Enterprises, Inc.SUNBONDER
EQE ölçüm sistemiBunkoukeiki Co. Ltd.CEP-25BXS
JV özellikleri ölçüm sistemiBunkoukeiki Co.OTENTOSUN-5S-I/V
Amorf Si referans hücresiBunkoukeiki Co., Ltd.WPVS-NPB-S1yoğunluğu kalibrasyonu için
Dijital multimetreKeithley Instruments Inc.2400
Işık

Kaynaklar

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

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

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

İlgili makaleler