Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Mikrostruktury obietnicą wysokiej wydajności

Finansowani ze środków UE badacze pracujący nad zwiększeniem efektywności ogniw fotowoltaicznych dążyli do konwersji możliwie jak największej liczby fal światła słonecznego. Aktualnie wykorzystywana jest tylko niewielka ilość napływającej energii.
Mikrostruktury obietnicą wysokiej wydajności
Krzem (Si), będący współcześnie standardem branżowym, ma ograniczony zakres fal, które dostrzega i absorbuje. Kiedy jednak krzem Si zostanie napromieniowany jonami światła, tworzą się ministruktury luk. Te nanokropki i nanoluki wykazują właściwości elektroniczne i optyczne, które do tej pory nie były badane w zastosowaniach fotowoltaicznych.

Badacze powołali do życia projekt NOVOSIP (Nano-voids in strained silicon for plasmonics), aby zbadać wykorzystanie nanokropek i nanoluk w celu zwiększenia wydajności ogniw fotowoltaicznych z monokrystalicznego krzemu. Aby zrealizować ten cel, badacze opracowali struktury plazmonowe w unikalnych urządzeniach fotowoltaicznych składających się z połączonych warstw cyny (Sn) i krzemu (Si).

Nanokropki i nanoluki zostały umieszczone w wysoce uszlachetnionej warstwie emitera w pobliżu złącz p-n w celu rozszerzenia efektu magnetycznego typu "near field". Efekt ten miał dać początek mnożeniu nośnika i zwiększeniu rozproszenia światła, przy czym oba są obiecujące w kontekście zwiększenia absorpcji światła słonecznego. Następnie naukowcy zastosowali różne metody w celu zbadania właściwości strukturalnych, optycznych i elektronicznych każdej warstwy.

Poprzez wysokotemperaturowe promieniowanie jonizacyjne konstrukcji Si/SiSn/Si, zespół NOVOSIP uzyskał sferyczne nanoluki w nanometrowych osadach odkształconej cyny (Sn). Przy zastosowaniu implantacji jonów węgla i obróbki termicznej, naukowcy obserwowali formowanie się węglowych nanopłatków. Ze względu na krystaliczną strukturę płatków możliwa była absorpcja światła o wszystkich długościach fal, potencjalnie zwiększając współczynnik przemiany energii.

Zespół opracował i przedstawił innowacyjną koncepcję w zakresie samoporządkowania się metalicznych nanopłaszczy w odkształconych strukturach Si/SiSn/Si. Wyniki badań teoretycznych i symulacji liczbowych odtwarzające różne efekty rezonansu plazmonowego pozwoliły na wyróżnienie wkładu badaczy w obserwacje eksperymentalne.

Prace wykonane w projekcie NOVOSIP, chociaż jeszcze we wczesnej fazie, stanowią obiecujący kierunek rozwoju dla badań w zakresie ogniw słonecznych z monokrystalicznego krzemu. Ministruktury plazmoniczne utworzone w odkształconych wielowarstwach krzemu umożliwiają wydajniejsze i ekonomiczniejsze zbieranie światła. Ponadto nowa technologia może być zastosowana w systemach detekcji gazu i urządzeniach emitujących światło.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Ogniwa fotowoltaiczne, krzem, kropki kwantowe, nanoluki, NOVOSIP, plazmony, konwersja energii
Numer rekordu: 188388 / Ostatnia aktualizacja: 2016-08-29
Dziedzina: Energia
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę