Name: Bir Konsantre Fotovoltaik Sistemde Spectrum Yarma Dağılım Eleman Yüksek Kontrast Gratings imalatı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 8 s
Description: Öğrenin, yoğunlaştırılmış fotovoltaik sistemler için yüksek kontrastlı kafes yapımını nano baskı litografi ve reaktif iyon tavlama ile. Bu yöntem, titanyum dioksit üzerinde geniş bant yansıma özellikleri sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu araştırma Enerji Nanobilim, Ödül Numarası DE-SC0001013 altında Enerji, Bilim Ofisi US Department tarafından finanse Enerji Frontier Araştırma Merkezi&#39;nin Merkezi&#39;nin bir parçası olarak desteklenmiştir. Biz de TiO2 filmi püskürtme ve refraktif indeksleri ölçümü yardım için Dr Max Zhang ve HP Labs Dr. Jianhua Yang teşekkür etmek istiyorum.

Nanoimprint Kalıp 1. Boş polidimetilsiloksan hazırlayın (PDMS) Yüzey <ol><li> Silikon Gofret Tedavi Süreci <ol><li> Aseton, metanol ve izopropanol ile durulama 4 inç silikon gofret temizleyin. </li><li> Azot tabancası kullanarak kurutun üfleyin. </li><li> 15 dakika içinde ıslatılmasıyla: (% 30 hidrojen peroksit ile sülfürik asit 1 karışımı 3) pirana çözeltisi kullanılarak temizleyin. </li><li> DI su ile durulayın. Azot tabancası kullanılarak kuru üfleyin. </li><li> Cam desikatörde gofret yerleştirin. Desikatöre madde (triklorosilan) serbest bir damla (20 damla = 1 mi) eklenir. </li><li> Göstergesi -762 Torr&#39;a okuyana kadar desikatörde aşağı Pompa ve 5 saat bekleyin. </li><li> Ajan bırakmadan ile tedavi edildikten gofret dışarı atın. </li></ol></li><li> PDMS Film Hazırlanması (Nanoimprint içinde Mold olarak kullanılır) <ol><li> Silikon elastomer baz, 10 g maddesi ve sertleştirme maddesi 1 g tartılır. </li><li> Aynı cam beher ekleyin. </li><li> ŞtiR ve 5 dakika boyunca bir cam çubuk ile karıştırın. </li><li> Göstergesi, tüm hava kabarcığı dışarı pompalamak için -762 Torr&#39;a okuyana kadar bir vakum desikatörde içine karışımı koyun. </li><li> Tedavi 4 inç silikon üzerine eşit olarak yayın. </li><li> PDMS filmi kurutmak için 80 ° C sıcaklıkta 7 saat boyunca vakumlu fırında üzerine PDMS ile gofret fırında. </li></ol></li></ol> 2. (Master Kalıp itibaren Çoğaltma) Nanoimprint Kalıp Hazırlama <ol><li> 1500 rpm&#39;de 30 saniye boyunca temiz boş silikon üzerine iyileştirilebilir karşı UV oniki damla (20 damla = 1 ml) (% 15.2) Spin. </li><li> Dikkatle işlenmiş silikon gofret kapalı PDMS filmin bir parça soyun. </li><li> Iyileştirilebilir karşı UV üzerine PDMS filmi koyun ve UV sonra 5 dakika karşı o kalkmasına absorbe edelim. </li><li> İki kez aynı PDMS filmde 2,1-2,3 tekrarlayın. UV, sırasıyla 3 dakika ve 1 dakika boyunca karşı azaltın. </li><li> Bir silikon ana kalıp üzerine (üç kez UV emilimi karşı sonra) PDMS filmi yerleştirin. </li><li> Azot ortamında bulunan bir bölme içerisine koyun. </li><li> 5 dakika boyunca numune tedavi için UV lambası açın. </li><li> PDMS filmi soyulabilir. terbiyeli UV ana kalıp negatif desen tutacak PDMS üzerinde direnmek. </li><li> Kullanım RF O 2 plazma PDMS kalıp tedavi etmek. (RF güç: 30 W, basınç: 260 mTorr, süresi: 1 dakika) </li><li> 2 saat süre ile serbest bırakma maddesi bir damla (20 damla = 1 mi) ile bir vakum odasına PDMS kalıp yerleştirin. </li></ol> 3. Nanoimprint Desen Transferi <ol><li> Substrat üzerinde PMMA sekiz damla (20 damla = 1 ml) (996K,% 3.1) Spin 3500 rpm&#39;de 50 sn baskılı edilecek. </li><li> 120 ° C &#39;de 5 dakika süre ile bir sıcak plaka üzerinde pişirilir. </li><li> Numune soğumasını bekleyin. </li><li> Aynı alt tabaka üzerinde UV sekiz damla (20 damla = 1 ml) iyileştirilebilir (% 3.9) karşı Spin. </li><li> Örnek (UV hem de karşı PMMA) PDMS kalıp (aşama 2&#39;de elde edilmiştir) yerleştirin. </li><li> Azot ortamında bulunan bir bölme içerisine koyun.</li><li> 5 dakika boyunca tedavi için UV lambası açın. </li><li> Peel numune kapalı PDMS kalıp ve PDMS kalıp desen numune transfer alır. </li></ol> 4. Cr Lift-off Süreci <ol><li> Kalan UV tabakası direnme ve PMMA gravür Reaktif iyon Not: ICP makine için SOP https://www.nanocenter.umd.edu/equipment/fablab/sops/etch-07/Oxford%20Chlorine%20Etcher%20SOP.pdf bulunabilir <ol><li> RIE ICP makinesinde giriş yapın. </li><li> Boş 4 inç silikon gofret yükleyin. 10 dakika boyunca temiz tarifi çalıştırın. </li><li> Boş silikon gofret çıkarın. </li><li> Başka bir temiz silikon gofret örnek takın ve makinenin içine yerleştirin. </li><li> UV 2 dakika süreyle gravür tarifi karşı çalıştırın (tarifi Tablo 1&#39;de bulunabilir). </li><li> Örnek çıkar. Boş 4 inç silikon gofret yükleyin. Yeniden çalıştırın temiz tarifi 10 dakika süreyle (Tablo 1&#39;de bulunabilir). </li><li> Temiz bir silikon yonga üzerinde örnek monteve makinenin içine yerleştirin. </li><li> 2 dakika süreyle (Tablo 1&#39;de bulunabilir) PMMA aşındırma tarifi çalıştırın. Not: Şimdi artık kazınmış olan dirençli ve yüzey maruz kalmaktadır. </li></ol></li><li> Cr E-ışın Buharlaşma <ol><li> E-ışın evaporatöre giriş yapın. </li><li> Odasına Cr metal kaynağı ve örnek yükleyin. </li><li> Kalınlığı (20 nm) ve çökelme hızı (/ sn 0.03 nm) ayarlayın. </li><li> Gerekli vakum içinde (10 -7 Torr) kadar odacığı içinde, pompa ulaşılır. </li><li> Biriktirme işlemini başlatın. </li><li> Biriktirme tamamlandıktan sonra numune dışarı atın. </li></ol></li><li> Lift-off cr Prosedürü <ol><li> 5 dakika boyunca, ultrasonik ajitasyon ile aseton içerisinde örnek bırakın. </li><li> Aseton, metanol ve izopropanol ile durulama ile örnek temizleyin. Not: off kalkacak dirençli ve yüzey gravürü için Cr maske oluşturulur üzerine Cr uçuruldu. </li></ol></li></ol> 5. TiO2 Depkonumumuzu <ol><li> Yük örneği. </li><li> Doğru akım magnetron püskürtme makinesi için parametreleri ayarlayın <ol><li> 1.5 mTor odası basıncı 100 sccm&#39;lik Ar akışı ve 130 W&#39;lık bir püskürtme gücünü kullanın </li><li> 27 ° C&#39;lik bir sıcaklık ve 20 rpm&#39;lik bir dönüş hızı aşamalı kullanın. </li></ol></li><li> Püskürtmeli sürecini başlatmak ve istenilen kalınlıkta durdurmak. </li><li> Örnek çıkarın ve 3 saat 300 ° C&#39;de oksijen ortamında TiO2 filmi tavlama. </li></ol> 6. Yüksek Karşıtlık Izgara Dağlama <ol><li> Indüktif eşleşmiş plazma (ICP) reaktif iyon aşındırma (RIE) makinenin giriş yapın. </li><li> TiO2 dağlama <ol><li> Boş 4 inç silikon gofret yükleyin. </li><li> Başlangıç ​​ve temiz tarifi çalıştırmak 10 dakika boyunca (Tablo 1 &#39;de bulunabilir). </li><li> Boş gofret yük kaldırma ve Cr maske ile örnek yüklemek. </li><li> Dağlama saati ayarlayın. TiO2 aşındırma tarifi başlatın. aşındırma işlemi olacak otootomatik dur. </li><li> Örnek boşaltın. </li></ol></li><li> SiO 2 Dağlama <ol><li> SiO 2 aşındırma tarifi kullanmak dışında adımı yineleyin 5.2. </li></ol></li></ol> 7. Yansıma Ölçümü <ol><li> Login ve ölçüm sistemi açın. </li><li> Numune tutucu yansıma standart ayna yerleştirin ve optik yolu hizalayın. </li><li> % 100 yansıma için sistem kalibre. </li><li> Yansıma standart ayna çıkar ve HCG yerleştirin. </li><li> HCG yansıma ölçün. </li><li> Verileri kaydetmek ve ölçüm sisteminin dışında oturum açın. </li></ol>

<ol><li>Horne, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Solid+500+Sun+Compound+Concentrator+PV+Design%5BTitle%5D)+AND+%22Photovoltaic+Energy+Conversion%2C+Conference+Record+of+the+2006+IEEE+4th+World+Conference+on%22%5BJournal%5D)">A Solid 500 Sun Compound Concentrator PV Design.</a> Photovoltaic Energy Conversion, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on. , 694-697(2006).</li>
<li>Guter, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current-matched+triple-junction+solar+cell+reaching+41.1%25+conversion+efficiency+under+concentrated+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Current-matched triple-junction solar cell reaching 41.1% conversion efficiency under concentrated sunlight.</a> Applied Physics Letters. 94, 223504(2009).</li>
<li>Shockley, W., Queisser, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detailed+Balance+Limit+of+Efficiency+of+p-n+Junction+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells.</a> Journal of Applied Physics. 32, 510-519 (1961).</li>
<li>Green, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+for+low+dimensional+structures+in+photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering%3A+B%22%5BJournal%5D)">Potential for low dimensional structures in photovoltaics.</a> Materials Science and Engineering: B. 74, 118-124 (2000).</li>
<li>Karagodsky, V., Chang-Hasnain, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics+of+near-wavelength+high+contrast+gratings%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Physics of near-wavelength high contrast gratings.</a> Opt. Express. 20, 10888-10895 (2012).</li>
<li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%3A+Microelectronics+and+Nanometer+Structures%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint lithography.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 14, 4129-4133 (1996).</li>
<li>Namiki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+FDTD+algorithm+based+on+alternating-direction+implicit+method.+Microwave+Theory+and+Techniques%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on%22%5BJournal%5D)">A new FDTD algorithm based on alternating-direction implicit method. Microwave Theory and Techniques.</a> IEEE Transactions on. 47, 2003-2007 (1999).</li>
<li>Moharam, M. G., Gaylord, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rigorous+coupled-wave+analysis+of+planar-grating+diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Rigorous coupled-wave analysis of planar-grating diffraction.</a> J. Opt. Soc. Am. 71, 811-818 (1981).</li>
<li>Smilab. S. nk Database. World Wide Web. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.sopra-sa.com/">http://www.sopra-sa.com/</a> (2015).</li>
<li>Yao, Y., Liu, H., Wu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectrum+splitting+using+multi-layer+dielectric+meta-surfaces+for+efficient+solar+energy+harvesting%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Spectrum splitting using multi-layer dielectric meta-surfaces for efficient solar energy harvesting.</a> Appl. Phys. A. 115, 713-719 (2014).</li>
<li>Yao, Y., Liu, H., Wu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+high-contrast+gratings+for+a+parallel+spectrum+splitting+dispersive+element+in+a+concentrated+photovoltaic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Fabrication of high-contrast gratings for a parallel spectrum splitting dispersive element in a concentrated photovoltaic system.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 32, 06FG04-06FG04-6 (2014).</li>
<li>Solak, H. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-50+nm+period+patterns+with+EUV+interference+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronic+Engineering%22%5BJournal%5D)">Sub-50 nm period patterns with EUV interference lithography.</a> Microelectronic Engineering. 67, 56-62 (2003).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+nanoimprint%E2%88%92+soft+lithography+with+sub-15+nm+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+letters%22%5BJournal%5D)">Hybrid nanoimprint− soft lithography with sub-15 nm resolution.</a> Nano letters. 9, 2306-2310 (2009).</li>
<li>Yu, Z., Chen, L., Wu, W., Ge, H., Chou, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+nanoscale+gratings+with+reduced+line+edge+roughness+using+nanoimprint+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Fabrication of nanoscale gratings with reduced line edge roughness using nanoimprint lithography.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 21, 2089-2092 (2003).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

İlk olarak, TiO2 filmin kalitesi HCG performansı için çok önemlidir. TiO2 filmi daha az kayıp ve yüzey sertliğine varsa yansıma zirve daha yüksek olacaktır. Optik mod hapsi HCG bir daha düz yol ve geniş yansıma bant verebilir endekste daha yüksek bir kontrast, tarafından geliştirilmiş olacak, çünkü daha yüksek bir kırılma indeksi ile TiO2 filmi de uygundur. İkincisi, fabrikasyon hataları HCG üzerinde önemli etkileri olacaktır ve kaçınılmalıdır. imalat tanıtıl...

Bizim modern toplum yenilenebilir enerji kaynakları, enerji tüketiminin önemli bir bölümünü hareket ettirmeden hayatta olmaz. Bunun gerçekleşmesi için, yakın gelecekte petrol bazlı enerji kaynaklarından daha düşük bir maliyetle yenilenebilir enerji hasat için bir yol bulmak zorunda. Güneş enerjisi, yeryüzünde en bol yenilenebilir enerjidir. Gelişmeler bir çok güneş enerjisi hasat yapıldığını rağmen, petrol bazlı enerji kaynakları ile rekabet edebilmek için hala çok zordur. Güneş pillerinin verimliliğini artırma güneş enerjisi hasat sistem maliyetini düşürmek için en etkili yollardan biridir. O pahalı tandem çok kavşak güneş hücreleri 2 yararlanmaya ekonomik açıdan yani optik lensler ve çanak reflektörler genellikle küçük alan güneş hücreleri üzerinde güneş enerjisi insidansı yüksek bir konsantrasyon elde etmek için en yoğun fotovoltaik (CPV) sistemlerinde 1 kullanılır CPV sistemleri ve uygun bir korumakAynı anda maliyet. Genellikle daha geniş bir güneş spektrumu yanıtı ve daha yüksek bir genel dönüşüm verimliliğine sahip bulunmakla birlikte, genellikle güneş pilleri, bir geniş alan taksit gerektiren çoğu olmayan konsantre fotovoltaik sistemler için, yüksek maliyetli tandem güneş pilleri, dahil edilemez Tek kavşak güneş pilleri 3. Son zamanlarda, paralel spektrum bölme optik yardımıyla (yani dağıtıcı eleman) ile paralel spektrum bölme fotovoltaik teknolojisi 4 yaptı mümkün benzer ya da daha iyi spektrum kapsamı ve dönüşüm verimliliği pahalı tandem güneş pilleri kullanmadan elde edilebilir. Güneş spektrumu farklı bantlar bölünebilir ve her grup emilir ve uzman tek kavşak güneş hücreleri tarafından elektriğe dönüştürülebilir. Bu şekilde, CPV sistemleri pahalıdır, tandem güneş pilleri tek kavşak güneş pili paralel bir dağılımı ile ikame edilmiş olabilirperformans ödün vermeden s. Bu raporda tasarlanan dağıtıcı eleman geliştirilmiş güneş elektrik dönüşüm verimliliği ve düşük maliyet için paralel spektrum bölme gerçekleştirmek için (bulaşık reflektörleri dayanmaktadır) bir yansıtıcı VBM sisteminde uygulanabilir. Çok Katmanlı yüksek kontrast kafesler (HCG) 5 optik bant yansıtıcı olarak çalışmak üzere HCG her katmanı tasarlayarak dağıtıcı unsur olarak kullanılır. yapıları ve dağıtıcı elemanın parametreleri sayısal optimize edilmiştir. Ayrıca, dielektrik kullanarak dağıtıcı eleman için yüksek kontrastlı ızgaraların imalat (TiO2) püskürtme, nanoimprint litografi 6 ve reaktif iyon dağlama okudu ve gösterilmiştir.

<table><tbody><tr><td>184 Silcone elastomer kiti</td><td>Sylgard</td><td></td><td>Polidimetilsiloksan (PDMS)</td></tr> <tr><td>4 inç silikon gofret</td><td>Universitywafer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 inç erimiş silika gofret</td><td>Universitywafer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poli (metil metakrilat)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>182265</td><td></td></tr><tr><td>UV ile kürlenebilen direnç</td><td></td><td></td><td>Ne de piyasada mevcut</td></tr><tr><td>PlasmaLab System 100</td><td>Oxford Instruments</td><td></td><td>ICP IRE makinesi</td></tr><tr><td>Nanoimprint üretimi</td><td></td><td></td> için UV kürleme sistemi <td>Piyasada mevcut değil</td></tr><tr><td>Ocean Optics HR-4000&nbsp;</td>Normal dedektörlü <td>Okyanus Optiği</td><td>HR-4000</td><td>Spektrometresi</td></tr><tr><td>Lambda 950 UV / VIS</td><td>PerkinElmer</td><td></td><td>yarım küre entegrasyon dedektörlü spektrometre</td></tr>, <tr><td>JSM-7001F-LV</td><td>JEOL</td><td></td><td>Alan emisyonu SEM</td></tr><tr><td>DC magnetron püskürtme makinesi</td><td></td><td></td><td>Ekipman, TiO2</td></tr><tr><td>Metal e-kiriş e-kiriş evaporatörünü püskürtmemize yardımcı olan HP laboratuvarlarında</td><td>Temescal</td><td>BJD-1800</td><td></td></tr></tbody></table>

bir konsantre fotovoltaik sistemde spectrum yarma dağılım eleman yüksek kontrast gratings imalatı

Fabrication of High Contrast Gratings for the Spectrum Splitting Dispersive Element in a Concentrated Photovoltaic System

Yüksek kontrastlı ızgaralar tasarlanmış ve üretilmiştir ve uygulaması, konsantre bir fotovoltaik sistemin güneş dönüşüm verimliliğini artırabilen paralel spektrum bölmeli bir dağıtıcı elemanda önerilmiştir. Önerilen sistem ayrıca, pahalı tandem güneş pillerini uygun maliyetli tek eklemli güneş pilleri ile değiştirerek konsantre fotovoltaik sistemdeki güneş pili maliyetini de düşürecektir. Dağıtıcı elemanlar için yüksek kontrastlı ızgaraların yapıları ve parametreleri sayısal olarak optimize edildi. Yüksek kontrastlı ızgaraların geniş alanlı imalatı, nanoimprint litografi ve kuru aşındırma kullanılarak deneysel olarak gösterildi. Izgara malzemesinin kalitesi ve üretilen cihazın performansı deneysel olarak karakterize edildi. Ölçüm sonuçlarını analiz ederek, fabrikasyon işlemlerinden kaynaklanan olası yan etkiler tartışılmakta ve fabrikasyon proseslerini iyileştirme potansiyeline sahip çeşitli yöntemler önerilmektedir, bu da fabrikasyon cihazların optik verimliliğini artırmaya yardımcı olabilir.

Şekil 1 konsantre fotovoltaik sistemi dağıtıcı elemanın (katmanlı yüksek kontrast ızgara (HCG)) uygulanmasını gösterir. Güneş ışığı birinci birincil ayna tarafından yansıtılır ve kiriş yansıtılır ve farklı dalga boylarında değişik bantlar ayrılır yansıtıcı dağıtıcı elemanın, çarparak edilir. Her bant elektrik için en iyi emilim ve dönüşüm için güneş pili dizisinde belli bir yere vurmak olacaktır. Bu sisteme önemli tasarım ve HCG çoklu katmanlardan oluşan dağıtıcı elemanın, uygulanmasıdır. <p class="...

Konsantre bir fotovoltaik sistemde paralel spektrum bölücü dağıtıcı eleman olarak yüksek kontrastlı ızgaraların imalatı gösterilmiştir. Nanoimprint litografi, TiO2 püskürtme ve reaktif iyon aşındırma dahil olmak üzere üretim süreçleri açıklanmaktadır. Yansıma ölçüm sonuçları, optik performansı karakterize etmek için kullanılır.

Bir Konsantre Fotovoltaik Sistemde Spectrum Yarma Dağılım Eleman Yüksek Kontrast Gratings imalatı

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, konsantre bir fotovoltaik sistemde yüksek kontrastlı spektrum ayırıcı elemanın üretimini göstermektir. Bu işlem, UV ile kürlenebilir bir fotoresist tabakasıyla kaplanmış titanyum dioksit cam altlık üzerinde PDMS nano baskı litografisi gerçekleştirilerek sağlanır. İkinci bir adım olarak, kalıntı nano baskı fotoresist aşındırılarak uzaklaştırılır ve lift-off teknikleri kullanılarak desenli bir krom sert maske üretilir.Ardından, bir spektrometreden elde edilen ölçüm sonuçlarına dayanarak titanyum dioksit ve cam derecelendirme dizisini oluşturmak için reaktif iyon aşındırma kullanıldı. Üretilen yüksek kontrastlı derecelendirme, konsantre bir fotovoltaik sistemde dağıtıcı elemanlar olarak kullanılabilecek geniş bantlı bir yansıtma sergilemektedir. Geleneksel yetersiz derecelendirmelerin aksine, bu titanyum dioksit yüksek kontrastlı derecelendirmelerin egzotik bir yansıtma profili sergilediğini keşfettiğimizde bu yöntem fikri ilk kez ortaya çıktı.Bu nedenle, düşük maliyetli tek eklemli güneş hücrelerinde enerji absorbsiyonunu büyük ölçüde artıracak bir spektrum ayırıcı dağıtıcı eleman oluşturmak için bunu kullanabiliriz. Geniş bantlı güneş ışığını absorbe etmek için pahalı çok eklemli güneş hücresi teknolojisinin kullanılması gibi mevcut yöntemlere göre bu tekniğin temel avantajı, kırınım ağlarının daha düşük üretim maliyetleriyle daha yüksek absorbe verimlilikleri sunmasıdır; ayrıca baskılama litografisi, geniş alanlı ve yüksek kontrastlı kırınım ağlarının üretimi için uygun, düşük maliyetli ve yüksek verimli bir üretim teknolojisidir. Mikrofabrikasyon sürecine başlamak için, temiz bir silikon gofretle cam vakum desikatörüne yerleştirin ve desikatörün içindeki küçük bir behere bir damla sıvı trikloroetilen ekleyin.Desikatör kapağını kapatın ve manometre bir atmosferin altına düşene kadar hazneyi vakumlayın. Ardından vakum kaynağının regülatörünü kapatın ve buharlaşan sine çözeltisinin statik vakum altında beş saat boyunca gofret yüzeyini kaplamasına izin verin. İşlemden sonra vakumu serbest bırakın ve gofreti desikatörden çıkarın.Ardından, 10 gram PDMS ve bir gram PDMS kürleme ajanı ölçün. Orta boy bir behere her iki parçayı koyup bir cam bagetle eşit şekilde karıştırın ve karışımdaki tüm kabarcıkları gidermek için kabı 20 ila 30 dakika boyunca vakumlu bir desikatöre yerleştirin. Gaz giderme işleminden sonra, gofretle plastikten yapılmış bir Petri kabına yerleştirin ve PDMS'yi silikon gofretin üzerine yavaşça dökün. Gofreti vakumlu bir fırına aktarın ve PDMS'yi 80 °C'de yedi saat boyunca kürleyin.Son olarak, katılaşmış PDMS'i fırından çıkarın ve polimer filmin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Başka bir silikon gofret parçası alarak substratı bir spin kaplayıcıya yerleştirin. Gofret üzerine 12 damla UV ile kürlenebilir fotoresist damlatın ve fotoresist henüz ıslakken 1500 RPM hızda 30 saniye boyunca spin kaplama yapın.Önceki gofretten kürlenmiş PDMS'nin bir bölümünü dikkatlice çıkarın ve PDMS'yi UV ile kürlenebilen rezist üzerine nazikçe bastırın. PDMS'nin bir fotorezist ile beş dakika boyunca temas halinde kalmasını sağlayın ve yumuşak fotorezist tabakası üzerinde derecelendirme özelliklerinin bir baskısını oluşturmak için PDMS'yi fotorezist substrattan dikkatlice soyun. PDMS filmini, ilgilenilen negatif rölyef özelliklerini içeren mevcut bir Silikon Master kalıbın üzerine nazikçe bastırın.PDMS Silikon Master kombinasyonunu bir UV fırına yerleştirin ve azot atmosferi altında, araya sıkıştırılmış yumuşak fotorezist tabakasını beş dakika boyunca kürlemek için UV lambasını açın. Kürleme işleminden sonra, PDMS kalıbı silikon master gofretten ayırın. Sonuç olarak, PDMS yüzeyi artık nano derecelendirme özelliklerine karşılık gelen yüzey kabartmalı ince bir kürlenmiş fotorezist tabakası içermelidir.Son olarak, kürlenmiş fotorezist yüzeyini hızlı bir RF oksijen plazma temizleme işlemine tabi tutun. Ardından, PDMS kalıbı bir vakum desikatörüne yerleştirin ve bir damla trikloroetilen ile iki saat boyunca inkübe edin. PDMS fotorezist nano baskılama kalıbındaki yapılar, artık herhangi bir alt tabakaya desen aktarımı yapmaya hazırdır.Başlamak için, yüzeyinde sputter yöntemiyle kaplanmış 340 nanometre kalınlığında titanyum dioksit tabakası bulunan bir füzyon silika cihaz gofretini spin kaplayıcıya yerleştirin. Gofret üzerine sekiz damla PMMA damlatın ve substratı 3.500 RPM hızında 50 saniye boyunca spin kaplayın. Gofreti 120 °C'ye ayarlanmış ön ısıtmalı bir sıcak plakaya aktarın ve PMMA'yı beş dakika boyunca sert pişirme (hard bake) işlemine tabi tutun.Gofret oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, cihaz altlığını tekrar spin chuck üzerine yerleştirin. Yüzeye sekiz damla UV ile kürlenebilir rezist uygulayın ve spin kaplama yapın. İkinci rezist tabakasını 1500 RPM'de 30 saniye boyunca uygulayın.Elde edilen cihaz gofreti, UV direnci henüz ıslakken nano baskılama transfer adımı için hazırdır. Kürlenmiş direnç yapıları aşağı bakacak şekilde nano baskılı PDMS kalıbını, yumuşak bir UV direnci yüzeyiyle temas edecek şekilde nazikçe yerleştirin. Tüm sandviç yapıyı bir UV fırına yerleştirin ve ıslak direnç tabakasını azot atmosferi altında, UV aydınlatmasıyla beş dakika boyunca kürleyin.UV direnci kürlendikten sonra, derecelendirme özelliklerinin girintili bölgelerinde kalan UV direncini temizlemek için PDMS kalıbını cihaz gofretinden soyun. Gofreti bir indüktif eşleşmiş plazma aşındırıcıya aktarın ve bu adımın sonunda oksijen plazması ile iki dakika boyunca UV direnci aşındırma reçetesini çalıştırın. Artık nanoyapının girintili bölgelerinde PMMA alt katmanı açığa çıkmış olmalıdır.Açıkta kalan PMMA tabakasını kaldırmak ve altındaki titanyum dioksit filmini ortaya çıkarmak için, Etcher konsolundan PMMA aşındırma programını seçin ve iki dakika boyunca oksijen plazma işlemi uygulayın. Bu aşamada, cihaz gofreti, nano derecelendirmenin nihai özelliklerini belirleyecek olan metal biriktirme ve desenleme adımları için hazırdır. Titanyum dioksit üzerinde krom aşındırma maskesi oluşturmak için.Öncelikle, gofret plakayı plazma aşındırıcıdan çıkarın ve substratı krom kaynağı içeren bir elektron demeti metal buharlaştırıcısına aktarın. Hazne tahliye edildikten sonra, metal kaynağını eritin ve saniyede 0,03 nanometre hızla 20 nanometre krom biriktirin. Gofret plakayı e-demeti buharlaştırıcısından çıkarın ve substratı aseton dolu cam bir kaba daldırın.Ardından kabı bir ultrasonik tankın içine yerleştirin ve ultrasonik tankı oda sıcaklığında beş dakika boyunca çalıştırın. Gofrete ultrasonik ajitasyon uygulanmasıyla, çözücü alttaki PMMA tabakasını hızla çözecek ve böylece titanyum dioksit yüzeyi ile halihazırda yakın temasta olmayan tüm kromun serbest kalmasını sağlayacaktır. Sonuç olarak, gofre üzerinde kalan stabil krom desen dizisi, cımbız kullanarak yapılan derecelendirmenin nihai geometrisini belirleyecektir.Cihazı aseton banyosundan çıkarın ve aseton, metanol ve izopropanol ile ardışık durulama yaparak tüm PMMA kalıntılarını ve gevşek metal talaşlarını temizleyin. Waferi nazik bir nitrojen akımı veya basınçlı hava ile kurulayın ve mikroskop altında herhangi bir wafer kusuru olup olmadığını kısaca kontrol edin. Ardından wafer'ı plazma aşındırıcıya yerleştirin, titanyum dioksit aşındırma reçetesini başlatın, aşındırma sonrası wafer'ı çıkarın ve titanyum dioksitin altındaki cam alt derecelendirme özelliklerini tanımlamak için açığa çıkan titanyum dioksit tabakasının uzaklaştırıldığını mikroskop altında doğrulayın.Gofreti plazma aşındırıcıya tekrar yerleştirin ve silikon dioksit aşındırma tarifini başlatın. Substratı çıkarın ve gofretin kusurları açısından mikroskop altında incelemesini yapın. Son olarak, krom sert maskeyi hızlı bir asit ile temizleyin.Açığa çıkarılan titanyum dioksit deseninin aşındırılması ve cam reses hendekleri, yüksek kontrastlı derecelendirmenin nihai yapısını temsil eder. Titanyum oksit derecelendirmenin geniş bant yansıtıcılığını ölçmek için, öncelikle optik ölçüm sistemini açın ve numune tutucuya bir referans standart ayna yerleştirin.Numune tutucuyu gelen ışın yoluyla hizalayın ve dedektörü, standart aynadan ölçülen toplam yansıma teorik olarak %100 seviyesinde olacak şekilde kalibre edin. Ardından, standart aynayı yüksek kontrastlı bir titanyum oksit gradyanı ile değiştirin ve cihazın geniş bant yansıma ölçümüne başlayın. Ölçümden elde edilen verileri kaydedin ve substrat sıcaklığını artırırken ölçüm sisteminden çıkış yapın.Metal püskürtme işlemi, daha büyük titanyum dioksit tane boyutuna ve daha yüksek bir kırılma indisine yol açar. Elektron mikroskobu altında incelendiğinde, yüksek yüzey pürüzlülüğü, düşük sıcaklıklarda biriktirilen metal oksit filmlerle karşılaştırıldığında onu istenmeyen bir üst gradyan malzemesi haline getirir. Çift katmanlı gradyan yapının en-boy oranı, yan duvar açısı, hatve ve çizgi genişliği, kaydedilen yansıma verileriyle karşılaştırıldığında kolayca görülebilir.Küçük bir kabul açısına sahip normal bir dedektör ile. Daha geniş bir kabul açısına sahip küresel bir dedektör, daha pürüzlü metal oksit yüzeylerden gelen dereceli yansıma ve saçılmayı yakalayabilir ve karakterize edebilir. Verilerin gösterdiği üzere, kırılma indisindeki hafif bir artış, yansıma bant genişliğinde dramatik bir artışa neden olabilir.Ayrıca, yan duvar açısı mükemmel bir dik açıdan saptığında, yansıtma bant genişliği önemli ölçüde azalır. Uzmanlaşıldığında, bu teknik uygun şekilde yürütüldüğü takdirde birkaç saat içinde tamamlanabilir. Baskı işlemi sırasında kusurların kontrol altında tutulmasının önemli olduğunu unutmamak gerekir.Bu videoyu izledikten sonra, nano baskı tekniklerini kullanarak geniş alanlı, yüksek kontrastlı ızgaraların nasıl üretileceği ve bunların fotonik sistem mimarisine nasıl uygulanacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

fabrication-high-contrast-gratings-for-spectrum-splitting-dispersive

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Camına Polikristal silikon ince film güneş pilleri kristalizasyon, kusur pasivasyon ve metalizasyon takip bor ve fosfor katkılı silikon tabakalar birikimi ile üretilmektedir. Işık yakalayan Plasmonic ~% 45 Fotoakım geliştirme sonuçlanan dağınık bir reflektör ile kapatılmış silikon hücrenin yüzeyinde Ag nanopartiküller oluşturarak tanıtıldı.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

Güneş enerjisi üretimi için konuşlandırılabilir nanokristal kompozit yarı iletken yük-ayırma geliştirilmesi için genel bir strateji sunulmuştur. Verici-alıcı nanokristal film yığın-heterokavşaklar fotovoltaik enerji dönüşüm için kullanılabilir ederken, bir tek nanoparçacık geometri verici-alıcı nanokristal etki bu montaj bir fotokatalitik işlev yol açmaktadır göstermektedir.

Şarj-Ayırma Nanokristaller ve Bunların Katılar Yoluyla Güneş Enerjisi Hasat

Bir boya duyarlı güneş hücresi ve üçüz-üçüz imha yukarı dönüşüm ünitesi de içeren bir tümleşik aygıt, güneş spektrumunun daha geniş bir bölümünde, gelişmiş ışık toplamayı verecek, üretildi. Mütevazı aydınlatma düzeyleri altında, düşük enerjili fotonlar için önemli ölçüde geliştirilmiş yanıt boya duyarlı güneş hücreleri için liyakat rekor bir rakam elde, saptandı.

Bir Üçüz-üçlü Annihilation&#39;ın Up-dönüşüm Sistemi entegre Alt-bandaralıklı Işık Boya duyarlı Solar Hücre Yanıtı arttırmak için

Ölçüm protokolü ve veri analizi yöntemi, aynı anda ızgaranın tek 2-B dama faz kullanılarak dört yöne boyunca bir senkrotron radyasyonu X-ışını kaynağı enine uyum elde etmek için verilmiştir. Bu basit teknik X-ışını kaynakları ve X-ışını optik tam enine tutarlılığı karakterizasyonu için uygulanabilir.

2-D Dama Faz GRATING kullanarak birden çok Directions boyunca X-ışını Işın Tutarlılık Ölçümü

Burada, bir mini-slot kalıp kaplayıcı ve sinkrotron saçılma teknikleri kullanılarak ilgili in-line yapı karakterizasyonu kullanarak organik ince film güneş pilleri imal etmek bir protokol mevcut.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve In Situ Morfoloji Karakterizasyonu

Bu protokol, iletken olmayan yüzeyler üzerinde ince film elektronik üretmek için tabaka inorganik nano-kristalin tabakasının sentezi ve çözelti depozisyonunu tarif etmektedir. Solvent stabilize mürekkepler sonrası birikimi ligand değişimi ve sinterleme aşağıdaki spin ve sprey kaplama yoluyla cam yüzeylerde tam fotovoltaik cihazlarını üretebilir.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

Biz kristal yapıları, devletler, enerji düzeyleri yoğunluğu ve sonuçta güneş pili performansını karşılaştırarak organik / inorganik Perovskite ince filmlerin farklı imalat yöntemleri etkileri üzerine kapsamlı bir çalışma sunulmuştur.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Camına akromatik gelir (ADG) Fresnel lens yapar farklı dağılımı ile iki malzemelerin renk sapmaları azaltmak ve ulaşılabilir konsantrasyonu artırmak için kullanın. Bu yazıda, ADG Fresnel lens tam karakterizasyonu için bir protokol sunulmuştur.

Verimlilik ve fotovoltaik konsantre için cam (ADG) Fresnel Lens üzerinde akromatik eş fincan olma kapalı deneysel değerlendirilmesi

Burada, yüksek performanslı GaP/Si heterojunction güneş hücreleri bir yüksek Si azınlık taşıyıcı ömür boyu ile geliştirmek için bir protokol mevcut.

Yüksek performanslı GaP/Si Heterojunction güneş hücreleri gelişmekte

Bu makale, rulodan ruloya yuva kalıp kaplı, fullerene olmayan organik fotovoltaikler üzerindeki kurutma mürekkeplerinin yerinde CBSSAXS deneylerini yerinde (laboratuvar X-ışını cihazı ile) gerçekleştirmek ve analiz etmek için bir gösteri ve kılavuzdur.

In situ Otlatma Insidans Küçük Açılı X-ışını Laboratuvar X-ışını Enstrümantasyon ile Organik Güneş Pillerinin Rulodan Ruloya Kaplama üzerine Saçılma

Bu protokol, iz gazı spektroskopisi gibi çeşitli uygulamalarla düşük maliyetli, ayrık, fiber bağlantılı ve hava aralıklı bir Fabry-Perot etalonunun yapımını açıklar. Üretim, standart optik laboratuvar ekipmanı bulunan herhangi bir tesiste mümkündür.

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

Öğrenin, yoğunlaştırılmış fotovoltaik sistemler için yüksek kontrastlı kafes yapımını nano baskı litografi ve reaktif iyon tavlama ile. Bu yöntem, titanyum dioksit üzerinde geniş bant yansıma özellikleri sağlar.

Bir Konsantre Fotovoltaik Sistemde Spectrum Yarma Dağılım Eleman Yüksek Kontrast Gratings imalatı

Daha fazla video keşfet