Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

&#x6211;&#x4EEC;&#x901A;&#x8FC7;&#x7D2B;&#x5916;&#x538B;&#x5370;&#x5728;&#x73BB;&#x7483;&#x57FA;&#x677F;&#x4E0A;&#x5236;&#x4F5C;&#x7684;&#x900F;&#x660E; nanotextured &#x524D;&#x7535;&#x6781;&#x5C55;&#x793A;&#x9AD8;&#x6548;&#x8584;&#x819C;&#x7845;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x590D;&#x5236;&#x5148;&#x8FDB;&#x7684; nanotextured &#x6C27;&#x5316;&#x950C;&#x524D;&#x7535;&#x6781;&#x4EE5;&#x5176;&#x7279;&#x6B8A;&#x7684;&#x706F;&#x5149;&#x8BF1;&#x6740;&#x5C5E;&#x6027;&#xFF0C;&#x8FBE; 12.0%&#x7684;&#x8F6C;&#x6362;&#x6548;&#x7387;&#x8457;&#x79F0;&#x7684;&#x5F62;&#x6001;&#x88AB;&#x5B9E;&#x73B0; micromorph &#x4E32;&#x8054;&#x4EA4;&#x754C;&#x5904;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x3002;&#x4F18;&#x79C0;&#x8F7B; incoupling &#x7ED3;&#x679C;&#x4E2D;&#x603B;&#x7ED3;&#x4E86;&#x975E;&#x51E1;&#x77ED;&#x8DEF;&#x7535;&#x6D41;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x7684;&#x65E0;&#x5B9A;&#x5F62;&#x7684;&#x9876;&#x90E8;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x4E3A; 25.9 mA/cm(2) &#x548C;&#x5FAE;&#x6676;&#x5E95;&#x90E8;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x539A;&#x5EA6;&#x53EA;&#x6709; 250 &#x548C; 1100 nm &#x7684;&#x5206;&#x522B;&#x3002;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x52AA;&#x529B;&#x6700;&#x5927;&#x9650;&#x5EA6;&#x5730;&#x8F7B;&#x6536;&#x83B7;&#xFF0C;&#x7EE7;&#x7EED;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x9A8C;&#x8BC1;&#x7EB3;&#x7C73;&#x538B;&#x5370;&#x52A0;&#x5DE5;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x8C03;&#x67E5;&#x76F4;&#x63A5;&#x5BF9;&#x8BBE;&#x5907;&#x6027;&#x80FD;&#x7684;&#x591A;&#x79CD;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7ED3;&#x6784;&#x7684;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5149;&#x5B50;&#x6280;&#x672F;&#x5F71;&#x54CD;&#x7684;&#x901A;&#x7528;&#x5DE5;&#x5177;&#x3002;

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We demonstrate high-efficiency thin-film silicon solar cells with transparent nanotextured front electrodes fabricated via ultraviolet nanoimprint lithography on glass substrates. By replicating the morphology of state-of-the-art nanotextured zinc oxide front electrodes known for their exceptional light trapping properties, conversion efficiencies of up to 12.0% are achieved for micromorph tandem junction cells. Excellent light incoupling results in a remarkable summed short-circuit current density of 25.9 mA/cm(2) for amorphous top cell and microcrystalline bottom cell thicknesses of only 250 and 1100 nm, respectively. As efforts to maximize light harvesting continue, our study validates nanoimprinting as a versatile tool to investigate nanophotonic effects of a large variety of nanostructures directly on device performance.

Nanoimprint lithography for high-efficiency thin-film silicon solar cells.

Nous d&eacute;montrons des cellules solaires en silicium minces de haute efficacit&eacute; avec &eacute;lectrodes avant NANOTEXTUR&Eacute;ES transparent, fabriqu&eacute;s par nanolithographie ultraviolet sur des substrats de verre. En reproduisant la morphologie de l&#39;&eacute;tat-of-the-art NANOTEXTUR&Eacute;ES d&#39;oxyde de zinc avant &eacute;lectrodes connus pour leurs propri&eacute;t&eacute;s exceptionnelles de pi&eacute;geage lumineux, des rendements de conversion jusqu&#39;&agrave; 12,0 % sont obtenus pour les cellules de jonction tandem micromorphe. Excellents r&eacute;sultats incoupling lumineuses dans un remarquable r&eacute;sum&eacute; court-circuit de densit&eacute; de courant de 25,9 mA/cm(2) pour la cellule sup&eacute;rieure amorphe et &eacute;paisseurs de cellules microcristalline bas de seulement 250 &agrave; 1100 nm, respectivement. Comme des efforts pour maximiser la lumi&egrave;re continue, notre &eacute;tude valide les uns comme un outil polyvalent pour enqu&ecirc;ter sur des effets d&#39;une grande vari&eacute;t&eacute; de nanostructures nanophotoniques directement sur la performance de l&#39;appareil.

Nanolithographie haute efficacit&eacute; minces de silicium des cellules solaires.

Wir demonstrieren hocheffiziente D&uuml;nnschicht-Silizium-Solarzellen mit transparenten Nanotextured vordere Elektroden &uuml;ber UV-Nanoimprint-Lithografie auf Glassubstraten hergestellt. Durch Replikation werden die Morphologie des Zustand-of-the-Art Nanotextured Zinkoxid vorne Elektroden bekannt f&uuml;r ihre au&szlig;ergew&ouml;hnlichen Licht Trapping Eigenschaften, Conversion-Effizienz von bis zu 12,0 % f&uuml;r Micromorph Tandem-Junction-Zellen erreicht. Hervorragende Licht incoupling Ergebnisse in einer bemerkenswerten summiert Kurzschluss Stromdichte von 25.9 mA/cm(2) f&uuml;r amorphe oberste Zelle und mikrokristalline untere Zelle St&auml;rken von nur 250 bis 1100 nm, beziehungsweise. Bem&uuml;hungen, die leichte Ernte zu maximieren Fortfahren Sie, unsere Studie Nanoimprinting als vielseitiges Werkzeug nanophotonischen Wirkungen einer gro&szlig;en Vielzahl von Nanostrukturen direkt am Ger&auml;teleistung &uuml;berpr&uuml;ft.

Nanoimprint-Lithografie f&uuml;r hocheffiziente D&uuml;nnschicht-Silizium-Solarzellen.

Dimostriamo le celle solari di silicio a film sottile ad alta efficienza con elettrodi anteriore trasparente nanotextured fabbricati tramite raggi ultravioletti nanostampa litografia su substrati di vetro. Replicando la morfologia di stato-of-the-art nanotextured ossido di zinco elettrodi anteriore noti per le loro propriet&agrave; eccezionale abbondanza di luce, efficienza di conversione fino al 12,0% sono stati ottenuti per le cellule di giunzione tandem micromorfo. Ottimi risultati incoupling luce in una notevole Riassunto corto circuito densit&agrave; di corrente di 25,9 mA/cm(2) amorfo cella superiore e inferiore microcristallino cella spessori solo 250 e 1100 Nm, rispettivamente. Come gli sforzi per massimizzare la raccolta di luce continua, il nostro studio convalida nanoimprinting come uno strumento versatile per indagare gli effetti nanofotonico di una grande variet&agrave; di nanostrutture direttamente sulle prestazioni del dispositivo.

Litografia a nanostampa per celle solari al silicio a film sottile ad alta efficienza.

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Demostramos la c&eacute;lulas solares de silicio de pel&iacute;cula delgada de alta eficiencia con nanotextured transparente delantera electrodos fabricados mediante litograf&iacute;a de nanoimpresi&oacute;n ultravioleta sobre sustratos de vidrio. Mediante la replicaci&oacute;n de la morfolog&iacute;a del estado-of-the-art nanotextured &oacute;xido de zinc frente electrodos conocidos por sus propiedades de captura de luz excepcional, eficiencia de conversi&oacute;n de hasta 12.0% alcanzan para micromorph c&eacute;lulas cruce en t&aacute;ndem. Excelentes resultados incoupling luz en una notable suma de cortocircuito la densidad de corriente de mA/cm(2) 25.9 por celda superior amorfo y microcristalino inferior celular espesores de s&oacute;lo 250 y 1100 nm, respectivamente. Como un esfuerzo para maximizar fotocaptaci&oacute;n continuar, nuestro estudio valida nanoimprinting como una herramienta vers&aacute;til para investigar los efectos de la nanophotonic de una gran variedad de nanoestructuras directamente sobre el rendimiento del dispositivo.

Litograf&iacute;a de nanoimpresi&oacute;n para c&eacute;lulas solares de silicio de pel&iacute;cula delgada de alta eficiencia.

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Nanometer wide silicon filaments embedded in an amorphous silicon oxide matrix are grown at low temperatures over a large area. The optical and electrical properties of these mixed-phase nanomaterials can be tuned independently, allowing for advanced light management in high efficiency thin-film silicon solar cells and for band-gap tuning via quantum confinement in third-generation photovoltaics.

Silicon filaments in silicon oxide for next-generation photovoltaics.

Filaments de silicone large nanom&egrave;tre incorpor&eacute;s dans une matrice d&#39;oxyde de silicium amorphe sont cultiv&eacute;es &agrave; basse temp&eacute;rature sur une grande surface. Les propri&eacute;t&eacute;s &eacute;lectriques et optiques de ces nanomat&eacute;riaux phase mixte peuvent &ecirc;tre r&eacute;gl&eacute;es ind&eacute;pendamment, permettant la gestion avanc&eacute;e de la lumi&egrave;re dans les cellules solaires minces de silicium &agrave; haut rendement et bande interdite tuning par confinement quantique dans le photovolta&iuml;que de troisi&egrave;me g&eacute;n&eacute;ration.

Filaments de silicium dans l&#39;oxyde de silicium pour des applications photovolta&iuml;ques de nouvelle g&eacute;n&eacute;ration.

Nanometer breit Silizium Filamente in ein amorphes Silizium-Oxid-Matrix eingebettet werden bei niedrigen Temperaturen gro&szlig;fl&auml;chig angebaut. Die optischen und elektrischen Eigenschaften dieser Nanomaterialien gemischt-Phase k&ouml;nnen unabh&auml;ngig, sodass f&uuml;r erweiterte Lichtmanagement in hocheffiziente D&uuml;nnschicht-Silizium-Solarzellen und Bandabstand-Optimierung &uuml;ber Quanten-Entbindung in der dritten Generation Photovoltaik optimiert werden.

Silizium-Filamente in Siliziumoxid f&uuml;r die n&auml;chste Generation Photovoltaik.

Filamenti di silicio ampia nanometro incorporati in una matrice di ossido di silicio amorfo sono coltivati a basse temperature su una vasta area. Le propriet&agrave; ottiche ed elettriche di questi nanomateriali fase mista possono essere regolate in modo indipendente, consentendo per la gestione avanzata di luce nelle celle solari in silicio a film sottile ad alta efficienza e per la band-gap sintonizzazione tramite confinamento quantico nel fotovoltaico di terza generazione.

Filamenti di silicio in ossido di silicio per il fotovoltaico di nuova generazione.

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&#xB098;&#xB178;&#xBBF8;&#xD130; &#xD3ED; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xD544; &#xB77C; &#xBA58; &#xD2B8; &#xC544; &#xBAB0; &#xD37C;&#xC2A4; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xC0B0;&#xD654;&#xBB3C; &#xB9E4;&#xD2B8;&#xB9AD;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xD3EC;&#xD568; &#xB41C; &#xD070; &#xC601;&#xC5ED;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xB0AE;&#xC740; &#xC628;&#xB3C4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC7AC;&#xBC30; &#xB418; &#xACE0;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xD63C;&#xD569; &#xC704;&#xC0C1; &#xBBF8;&#xC18C; &#xBB3C;&#xC9C8;&#xC758; &#xAD11;&#xD559;, &#xC804;&#xAE30;&#xC801; &#xC18D;&#xC131; &#xC870;&#xC815; &#xB420; &#xC218; &#xC5C6;&#xB294; &#xB3C5;&#xB9BD;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C;, &#xACE0;&#xD6A8;&#xC728; &#xBC15;&#xB9C9; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xACE0;&#xAE09; &#xC870;&#xBA85; &#xAD00;&#xB9AC;&#xC640; &#xC81C; 3 &#xC138;&#xB300; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xC591;&#xC790; &#xAC10; &#xAE08; &#xD1B5;&#xD574; &#xD29C;&#xB2DD; &#xBC34;&#xB4DC; &#xAC2D;.

&#xB2E4;&#xC74C;-&#xC138;&#xB300; &#xD0DC;&#xC591;&#xAD11; &#xBC1C;&#xC804;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xC0B0;&#xD654;&#xBB3C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xBA58;.

Filamentos de silicio amplia nan&oacute;metros incrustados en una matriz de &oacute;xido de silicio amorfo crecen a bajas temperaturas, sobre un &aacute;rea grande. Las propiedades &oacute;pticas y el&eacute;ctricas de estos nanomateriales fase mixta pueden ajustarse independientemente, permitiendo la administraci&oacute;n avanzada de luz de alta eficiencia las c&eacute;lulas solares de silicio de pel&iacute;cula delgada y banda-Laguna de sintonizaci&oacute;n mediante confinamiento cu&aacute;ntico en tercera generaci&oacute;n fotovoltaica.

Filamentos de silicio en &oacute;xido de silicio para la pr&oacute;xima generaci&oacute;n fotovoltaica.

&#x6240;&#x6709;&#x5149;&#x4F0F;&#x6280;&#x672F;&#x9762;&#x4E34;&#x7684;&#x6311;&#x6218;&#x662F;&#x8981;&#x6700;&#x5927;&#x9650;&#x5EA6;&#x5730;&#x5149;&#x5438;&#x6536;&#xFF0C;&#x6700;&#x5C0F;&#x635F;&#x5931;&#x4E0E;&#x5149;&#x5B50;&#x8F6C;&#x6362;&#x4E3A;&#x7535;&#x8377;&#xFF0C;&#x5E76;&#x6709;&#x6548;&#x5730;&#x5C06;&#x5B83;&#x4EEC;&#x89E3;&#x538B;&#x7F29;&#x5230;&#x7535;&#x6C14;&#x7535;&#x8DEF;&#x3002;&#x8584;&#x819C;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#xFF0C;&#x6240;&#x6709;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x4EFB;&#x52A1;&#x4F9D;&#x8D56;&#x524D;&#x900F;&#x660E;&#x7535;&#x6781;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x63D0;&#x51FA;&#x4E00;&#x79CD;&#x591A;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x7535;&#x6781;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7ED3;&#x6784;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x6211;&#x4EEC;&#x80FD;&#x591F;&#x5B9E;&#x73B0;&#x4E0E;&#x96C7;&#x7528;&#x4EC5; 3 &#x5FAE;&#x7C73;&#x7684;&#x7845;&#x8584;&#x819C;&#x7845;&#x4E32;&#x8054;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x7684;&#x6548;&#x7387;&#x9AD8;&#x8FBE; 14.1%&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x7ED3;&#x5408;&#x4E86;&#x591A;&#x7528;&#x9014;&#x7684;&#x538B;&#x5370;&#xFF0C;&#x627F;&#x8FD0;&#x4EBA;&#x5F02;&#x4E4E;&#x5BFB;&#x5E38;&#x7684;&#x9AD8;&#x6D41;&#x52A8;&#x6027;&#x6C22;&#x5316;&#x7684;&#x94DF;&#x9521;&#x6C27;&#x5316;&#x7269; &#xFF08;&#x8D85;&#x8FC7; 100 cm(2)/V/s) &#x548C; self-textured &#x6C27;&#x5316;&#x950C;&#x65E0;&#x4E0E;&#x4F26;&#x6BD4;&#x7684;&#x5149;&#x6563;&#x5C04;&#x5C5E;&#x6027;&#x3002;&#x591A;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x7EB9;&#x7406;&#x540C;&#x65F6;&#x786E;&#x4FDD;&#x589E;&#x957F;&#x7684;&#x9AD8;&#x8D28;&#x91CF;&#x7684;&#x7845;&#x5C42;&#x6700;&#x4F73;&#x5F62;&#x6001;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x7684;&#x6CE2;&#x957F;&#x8303;&#x56F4;&#x5185;&#x63D0;&#x4F9B;&#x706F;&#x5149;&#x8BF1;&#x6740;&#x3002;&#x5BFC;&#x7535;&#x53CC;&#x5C42;&#x5806;&#x6808;&#x4FDD;&#x8BC1;&#x627F;&#x8FD0;&#x4EBA;&#x63D0;&#x53D6;&#xFF0C;&#x540C;&#x65F6;&#x5C3D;&#x91CF;&#x51CF;&#x5C11;&#x5BC4;&#x751F;&#x866B;&#x5438;&#x6536;&#x635F;&#x5931;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x8FD9;&#x79CD;&#x591A;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x7535;&#x6781;&#x7ED3;&#x6784;&#x8BBF;&#x95EE;&#x8C03;&#x8C10;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E86;&#x524D;&#x6240;&#x672A;&#x6709;&#x7684;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x89E3;&#x51B3;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x5149;&#x5B66;&#x548C;&#x7535;&#x6C14;&#x6027;&#x80FD;&#x4E4B;&#x95F4;&#x7684;&#x53D6;&#x820D;&#x3002;

&#x5728;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x4E2D;&#x7684;&#x9AD8;&#x6548;&#x5149;&#x7BA1;&#x7406;&#x548C;&#x627F;&#x8FD0;&#x4EBA;&#x96C6;&#x5408;&#x7684;&#x591A;&#x5C3A;&#x5EA6;&#x900F;&#x660E;&#x7535;&#x6781;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7ED3;&#x6784;&#x3002;

The challenge for all photovoltaic technologies is to maximize light absorption, to convert photons with minimal losses into electric charges, and to efficiently extract them to the electrical circuit. For thin-film solar cells, all these tasks rely heavily on the transparent front electrode. Here we present a multiscale electrode architecture that allows us to achieve efficiencies as high as 14.1% with a thin-film silicon tandem solar cell employing only 3 Î¼m of silicon. Our approach combines the versatility of nanoimprint lithography, the unusually high carrier mobility of hydrogenated indium oxide (over 100 cm(2)/V/s), and the unequaled light-scattering properties of self-textured zinc oxide. A multiscale texture provides light trapping over a broad wavelength range while ensuring an optimum morphology for the growth of high-quality silicon layers. A conductive bilayer stack guarantees carrier extraction while minimizing parasitic absorption losses. The tunability accessible through such multiscale electrode architecture offers unprecedented possibilities to address the trade-off between cell optical and electrical performance.

Multiscale transparent electrode architecture for efficient light management and carrier collection in solar cells.

Le d&eacute;fi pour toutes les technologies photovolta&iuml;ques consiste &agrave; maximiser l&#39;absorption de la lumi&egrave;re, pour convertir les photons avec des pertes minimes de charges &eacute;lectriques et d&#39;extraire efficacement le circuit &eacute;lectrique. Des cellules solaires minces, toutes ces t&acirc;ches s&#39;appuient fortement sur l&#39;&eacute;lectrode transparente avant. Nous pr&eacute;sentons ici une architecture multi-&eacute;chelle &eacute;lectrode qui nous permet de r&eacute;aliser des &eacute;conomies jusqu&#39;&agrave; 14,1 % avec une cellule solaire de minces de silicium en tandem employant seulement 3 &mu;m de silicium. Notre approche combine la polyvalence de la nanolithographie, la mobilit&eacute; du transporteur inhabituellement &eacute;lev&eacute; d&#39;oxyde d&#39;indium hydrog&eacute;n&eacute; (plus de 100 cm(2)/V/s) et les propri&eacute;t&eacute;s de dispersion de la lumi&egrave;re in&eacute;gal&eacute;es d&#39;oxyde de zinc self-textured. Une texture multi-&eacute;chelles fournit pi&eacute;geage lumineux sur une plage de longueur d&#39;onde large tout en assurant une morphologie optimale pour la croissance de couches de silicium de haute qualit&eacute;. Une pile de bicouche conductrice garantit extraction transporteur tout en minimisant les pertes parasites d&#39;absorption. L&#39;accordabilit&eacute; accessible &agrave; travers une telle architecture multi-&eacute;chelle &eacute;lectrode offre des possibilit&eacute;s sans pr&eacute;c&eacute;dent pour r&eacute;gler le compromis entre la performance optique et &eacute;lectrique des cellules.

Architecture d&#39;&eacute;lectrode transparente multi-&eacute;chelles pour collecte lumineuse efficace de gestion et support dans les cellules solaires.

Die Herausforderung f&uuml;r alle Photovoltaik-Technologien ist Lichtabsorption, Photonen mit minimalen Verlusten in elektrischen Ladungen zu konvertieren und sie effizient in elektrischen Schaltung zu extrahieren zu maximieren. F&uuml;r D&uuml;nnschicht-Solarzellen sind alle diese Aufgaben stark an der transparenten vorderen Elektrode. Hier pr&auml;sentieren wir eine Multiskalen-Elektrode-Architektur, die wir erreichen Wirkungsgrade bis zu 14,1 % mit eine D&uuml;nnschicht-Silizium-Tandem-Solarzelle besch&auml;ftigt nur 3 &mu;m Silizium erm&ouml;glicht. Unser Ansatz kombiniert die Vielseitigkeit des Nanoimprint-Lithografie, die ungew&ouml;hnlich hohen Mobilit&auml;t von hydrierten Indium-oxid (&uuml;ber 100 cm(2)/V/s) und das unvergleichliche Licht-Streuung-Eigenschaften des self-textured Zinkoxid. Multiskalen Textur bietet leichte &Uuml;berf&uuml;llung &uuml;ber einen weiten Wellenl&auml;ngenbereich und gleichzeitig eine optimale Morphologie f&uuml;r das Wachstum von qualitativ hochwertiger Silizium-Schichten. Reitgerte leitf&auml;hige Bilayer garantiert Tr&auml;ger Extraktion bei gleichzeitiger Minimierung der parasit&auml;ren Resorption Verluste. Die Einstellbarkeit durch solche Multiskalen-Elektrode-Architektur bietet beispiellose M&ouml;glichkeiten um den Kompromiss zwischen Zelle optischer und elektrischer Leistung zu beheben.

Multiskalen transparente Elektrode Architektur f&uuml;r effiziente Licht Management und Tr&auml;ger-Sammlung in Solarzellen.

La sfida per tutte le tecnologie fotovoltaiche &egrave; quello di massimizzare l&#39;assorbimento della luce, per convertire i fotoni con perdite minime in cariche elettriche e per estrarli in modo efficiente per il circuito elettrico. Per celle solari a film sottile, tutte queste attivit&agrave; si basano pesantemente sull&#39;elettrodo frontale trasparente. Qui vi presentiamo un&#39;architettura multiscala elettrodo che ci permette di raggiungere efficienze alte come il 14,1% con una cella solare al silicio a film sottile tandem che impiegano solo 3 &mu;m di silicio. Il nostro approccio unisce la versatilit&agrave; di litografia a nanostampa, la mobilit&agrave; di vettore insolitamente alta di ossido di indio idrogenati (oltre 100 cm(2)/V/s) e le propriet&agrave; di scattering di luce ineguagliabile di ossido di zinco self-textured. Una texture multiscala fornisce abbondanza di luce sopra una gamma ampia di lunghezza d&#39;onda, garantendo nel contempo una morfologia ottima per la crescita di strati di silicio di alta qualit&agrave;. Una pila di doppio strato conduttivo garantisce estrazione del vettore, riducendo al minimo le perdite di assorbimento parassitarie. Il sintonizzabilit&agrave; accessibile attraverso tale architettura elettrodo multiscala offre possibilit&agrave; senza precedenti per risolvere il trade-off tra prestazioni ottiche ed elettriche delle cellule.

Architettura multiscala elettrodo trasparente per efficiente raccolta della gestione ed elemento portante luce nelle celle solari.

&#x3059;&#x3079;&#x3066;&#x306E;&#x592A;&#x967D;&#x5149;&#x767A;&#x96FB;&#x6280;&#x8853;&#x306E;&#x8AB2;&#x984C;&#x306F;&#x3001;&#x96FB;&#x6C17;&#x6599;&#x91D1;&#x306B;&#x3001;&#x6700;&#x5C0F;&#x9650;&#x306E;&#x640D;&#x5931;&#x3067;&#x5149;&#x5B50;&#x3092;&#x5909;&#x63DB;&#x3057;&#x3001;&#x52B9;&#x7387;&#x7684;&#x306B;&#x305D;&#x308C;&#x3089;&#x306B;&#x96FB;&#x6C17;&#x56DE;&#x8DEF;&#x3092;&#x62BD;&#x51FA;&#x3059;&#x308B;&#x5149;&#x306E;&#x5438;&#x53CE;&#x3092;&#x6700;&#x5927;&#x5316;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x8584;&#x819C;&#x592A;&#x967D;&#x96FB;&#x6C60;&#x306E;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x3059;&#x3079;&#x3066;&#x306E;&#x30BF;&#x30B9;&#x30AF;&#x306B;&#x306F;&#x900F;&#x660E;&#x306A;&#x30D5;&#x30ED;&#x30F3;&#x30C8;&#x96FB;&#x6975;&#x4E0A;&#x5927;&#x304D;&#x304F;&#x4F9D;&#x5B58;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x79C1;&#x305F;&#x3061;&#x3060;&#x3051; 3 &mu; m &#x306E;&#x30B7;&#x30EA;&#x30B3;&#x30F3;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x8584;&#x819C;&#x30B7;&#x30EA;&#x30B3;&#x30F3; &#x30BF;&#x30F3;&#x30C7;&#x30E0;&#x592A;&#x967D;&#x96FB;&#x6C60;&#x3068; 14.1 &#xFF05; &#x3068;&#x9AD8;&#x3044;&#x52B9;&#x7387;&#x3092;&#x9054;&#x6210;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1; &#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB;&#x96FB;&#x6975;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;&#x3092;&#x63D0;&#x6848;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30CA;&#x30CE;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D7;&#x30EA;&#x30F3;&#x30C8;&#x30EA;&#x30BD;&#x30B0;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x3001;&#x9178;&#x5316;&#x6C34;&#x7D20;&#x5316;&#x30A4;&#x30F3;&#x30B8;&#x30A6;&#x30E0; (&#x4EE5;&#x4E0A; 100 cm(2)/V/s) &#x3068; self-textured &#x9178;&#x5316;&#x4E9C;&#x925B;&#x306E;&#x7121;&#x985E;&#x306E;&#x5149;&#x6563;&#x4E71;&#x7279;&#x6027;&#x3002; &#x306E;&#x7570;&#x5E38;&#x306B;&#x9AD8;&#x3044;&#x30AD;&#x30E3;&#x30EA;&#x30A2;&#x79FB;&#x52D5;&#x5EA6;&#x306E;&#x6C4E;&#x7528;&#x6027;&#x306E;&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x3092;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x305F;&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1; &#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB; &#x30C6;&#x30AF;&#x30B9;&#x30C1;&#x30E3;&#x306F;&#x3001;&#x6700;&#x9069;&#x306E;&#x5F62;&#x614B;&#x306E;&#x9AD8;&#x54C1;&#x8CEA;&#x30B7;&#x30EA;&#x30B3;&#x30F3;&#x5C64;&#x306E;&#x6210;&#x9577;&#x3092;&#x78BA;&#x4FDD;&#x3057;&#x3064;&#x3064;&#x3001;&#x5E83;&#x3044;&#x6CE2;&#x9577;&#x7BC4;&#x56F2;&#x306B;&#x308F;&#x305F;&#x308B;&#x5149;&#x9589;&#x3058;&#x8FBC;&#x3081;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5C0E;&#x96FB;&#x6027;&#x4E8C;&#x5C64;&#x30B9;&#x30BF;&#x30C3;&#x30AF;&#x5BC4;&#x751F;&#x5438;&#x53CE;&#x640D;&#x5931;&#x3092;&#x6700;&#x5C0F;&#x9650;&#x306B;&#x6291;&#x3048;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x30AD;&#x30E3;&#x30EA;&#x30A2;&#x62BD;&#x51FA;&#x3092;&#x4FDD;&#x8A3C;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x591A;&#x91CD;&#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB;&#x96FB;&#x6975;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x30A2;&#x30AF;&#x30BB;&#x30B9;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x7279;&#x6027;&#x3092;&#x6709;&#x3059;&#x308B;&#x30C1;&#x30E5;&#x30FC;&#x30CA;&#x30D6;&#x30EB;&#x306F;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5149;&#x5B66;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x96FB;&#x6C17;&#x306E;&#x30D1;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30DE;&#x30F3;&#x30B9;&#x306E;&#x30C8;&#x30EC;&#x30FC;&#x30C9;&#x30AA;&#x30D5;&#x306B;&#x5BFE;&#x51E6;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x524D;&#x4F8B;&#x306E;&#x306A;&#x3044;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x592A;&#x967D;&#x96FB;&#x6C60;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x52B9;&#x7387;&#x7684;&#x306A;&#x5149;&#x306E;&#x7BA1;&#x7406;&#x3068;&#x30AD;&#x30E3;&#x30EA;&#x30A2;&#x306E;&#x30B3;&#x30EC;&#x30AF;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x7528;&#x306E;&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1; &#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB;&#x900F;&#x660E;&#x96FB;&#x6975;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;&#x3002;

&#xBAA8;&#xB4E0; &#xD0DC;&#xC591;&#xAD11; &#xAE30;&#xC220;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB3C4;&#xC804;&#xC740; &#xBE5B;&#xC744; &#xD761;&#xC218;, &#xC804;&#xAE30; &#xC694;&#xAE08;&#xC73C;&#xB85C; &#xCD5C;&#xC18C; &#xC190;&#xC2E4; &#xAC00;&#xC9C4; &#xAD11;&#xC790;&#xB97C; &#xBCC0;&#xD658; &#xD558; &#xACE0; &#xD6A8;&#xC728;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC804;&#xAE30; &#xD68C;&#xB85C; &#xCD94;&#xCD9C; &#xADF9;&#xB300;&#xD654; &#xD558;&#xB294; &#xAC83;. &#xBC15;&#xB9C9; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xBAA8;&#xB4E0; &#xC791;&#xC5C5;&#xC740; &#xD504;&#xB7F0;&#xD2B8; &#xD22C;&#xBA85; &#xC804;&#xADF9;&#xC5D0; &#xD06C;&#xAC8C; &#xC758;&#xC874; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;&#xC5D0; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xD604;&#xC7AC; multiscale &#xC804;&#xADF9; &#xC544;&#xD0A4;&#xD14D;&#xCC98;&#xB97C; &#xCC44;&#xC6A9; 3 &mu; m&#xC758; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xBC15;&#xB9C9; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xD150; &#xB364; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xB85C; 14.1%&#xB85C; &#xB192;&#xC740; &#xD6A8;&#xC728;&#xC131;&#xC744; &#xB2EC;&#xC131; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xC6B0;&#xB9AC;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC811;&#xADFC; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC744; &#xACB0;&#xD569; &#xD55C; nanoimprint &#xB9AC;&#xC18C; &#xADF8;&#xB798;&#xD53C;, &#xC218;&#xC18C; &#xC778;&#xB4D0; &#xC0B0;&#xD654;&#xBB3C; (100 cm(2)/V/s) &#xBC0F; self-textured &#xC544;&#xC5F0; &#xC0B0;&#xD654;&#xBB3C;&#xC758; &#xD544;&#xC801;&#xD560;&#xB41C; &#xBE5B; &#xC0B0;&#xB780; &#xC18D;&#xC131;&#xC758; &#xBE44;&#xC815;&#xC0C1;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB192;&#xC740; &#xCE90;&#xB9AC;&#xC5B4; &#xC774;&#xB3D9;&#xC131;&#xC758; &#xB2E4;&#xC591;&#xC131; Multiscale &#xC9C8;&#xAC10; &#xACE0;&#xAE09; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xCE35;&#xC758; &#xC131;&#xC7A5;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xCD5C;&#xC801;&#xC758; &#xD615;&#xD0DC;&#xB97C; &#xD655;&#xBCF4; &#xD558;&#xBA74;&#xC11C; &#xB113;&#xC740; &#xD30C;&#xC7A5; &#xBC94;&#xC704; &#xB77C;&#xC774;&#xD2B8; &#xD2B8;&#xB7A9;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC804;&#xB3C4;&#xC131; bilayer &#xC2A4;&#xD0DD; &#xCE90;&#xB9AC;&#xC5B4; &#xCD94;&#xCD9C; &#xAE30;&#xC0DD; &#xD761;&#xC218; &#xC190;&#xC2E4;&#xC744; &#xCD5C;&#xC18C;&#xD654; &#xD558;&#xBA74;&#xC11C; &#xBCF4;&#xC7A5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. Tunability &#xADF8;&#xB7F0; multiscale &#xC804;&#xADF9; &#xC544;&#xD0A4;&#xD14D;&#xCC98;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xC561;&#xC138;&#xC2A4;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xC140; &#xAD11;&#xD559;, &#xC804;&#xAE30;&#xC801; &#xC131;&#xB2A5; &#xC0AC;&#xC774; &#xD2B8;&#xB808;&#xC774;&#xB4DC; &#xC624;&#xD504;&#xB97C; &#xD574;&#xACB0; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xC804;&#xB840; &#xC5C6;&#xB294; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Multiscale &#xD22C;&#xBA85; &#xC804;&#xADF9; &#xAD6C;&#xC870; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD6A8;&#xC728;&#xC801;&#xC778; &#xC870;&#xBA85; &#xAD00;&#xB9AC; &#xBC0F; &#xCE90;&#xB9AC;&#xC5B4; &#xCEEC;&#xB809;&#xC158;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C;.

El desaf&iacute;o para todas las tecnolog&iacute;as fotovoltaicas es maximizar la absorci&oacute;n de la luz, convertir fotones con m&iacute;nimas p&eacute;rdidas de cargas el&eacute;ctricas y extraerlos eficientemente al circuito el&eacute;ctrico. Para las c&eacute;lulas solares de pel&iacute;cula delgada, todas estas tareas dependen en gran medida el electrodo frontal transparente. Aqu&iacute; presentamos una arquitectura multiescala del electrodo que nos permite lograr eficiencias hasta 14.1 por ciento con una c&eacute;lula de silicio de pel&iacute;cula delgada t&aacute;ndem solar empleando s&oacute;lo 3 &mu;m de silicio. Nuestro enfoque combina la versatilidad de la litograf&iacute;a de nanoimpresi&oacute;n, la movilidad del portador inusualmente alta de indio-&oacute;xido hidrogenado (m&aacute;s de 100 cm(2)/V/s) y las propiedades de dispersi&oacute;n de luz sin igual de &oacute;xido de zinc self-textured. Una textura multiescala proporciona luz reventado en un rango de longitud de onda amplia garantizando una morfolog&iacute;a &oacute;ptima para el crecimiento de capas de silicio de alta calidad. Una pila de conductor bicapa garantiza portador extracci&oacute;n minimizando p&eacute;rdidas parasitarias de absorci&oacute;n. El afinabilidad accesible a trav&eacute;s de tal arquitectura multiescala electrodo ofrece posibilidades sin precedentes para hacer frente a las ventajas y desventajas entre funcionamiento &oacute;ptico y el&eacute;ctrico de la c&eacute;lula.

Arquitectura de multiescala electrodo transparente para la colecci&oacute;n luz eficiente de la gesti&oacute;n y el portador en c&eacute;lulas solares.

&#xC774;&#xB860; &#xC608;&#xCE21; &#xC815;&#xAE30;&#xC801;&#xC778; &#xAD11;&#xD559;&#xC801; nanostructures &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xBE5B;&#xC744; &#xD2B8;&#xB798;&#xD551;&#xC758; &#xC784;&#xC758;&#xC758; &#xD574;&#xB2F9; &#xB2A5;&#xAC00;&#xD560; &#xD574;&#xC57C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xD604;&#xC7AC; &#xC778;&#xC99D; &#xC0B0;&#xD654; &#xC544;&#xC5F0; &#xD22C;&#xBA85; &#xC804;&#xADF9;&#xC758; &#xC784;&#xC758;&#xC758; &#xD53C;&#xB77C;&#xBBF8;&#xB4DC; &#xD615;&#xD0DC;&#xC5D0; &#xAC00;&#xBCBC;&#xC6B4; &#xD2B8;&#xB7A9;&#xC5D0; &#xAC15;&#xD558;&#xAC8C; &#xC758;&#xC874; &#xD558; &#xACE0;, &#xBE44;&#xC815; &#xC9C8; &#xC2E4;&#xB9AC;&#xCF58; &#xBC15;&#xB9C9; &#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC138;&#xACC4; &#xAE30;&#xB85D; &#xBCC0;&#xD658; &#xD6A8;&#xC728;&#xC744; &#xB2EC;&#xC131; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC720;&#xB9AC;&#xB294; &#xB180;&#xB77C;&#xC6B4; &#xD568;&#xAED8; &#xC140;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB2E8;&#xB77D; 17.1 Ma/cm(2)&#xC758; &#xC804;&#xB958; &#xBC00;&#xB3C4; 10.9%&#xC758; &#xCD08;&#xAE30; &#xACE0;&#xD6A8;&#xC728; &#xB098;&#xB178; &#xB9AC;&#xC18C; &#xADF8;&#xB798;&#xD53C;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC870;&#xC791;&#xC5D0; nanocavities&#xC758; &#xB9DE;&#xCDA4;&#xD615;&#xB41C; &#xC8FC;&#xAE30;&#xC801; &#xBC30;&#xC5F4;&#xC744; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xB3C4; &#xD30C; &#xAD00; &#xC774;&#xB860;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD1B5;&#xCC30;&#xB825;&#xC744; &#xBC14;&#xD0D5;&#xC73C;&#xB85C;. &#xC140;&#xC774; nanoimprint &#xB9AC;&#xC18C; &#xADF8;&#xB798;&#xD53C;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xC720;&#xB9AC;&#xC5D0; &#xBCF5;&#xC81C; &#xD558;&#xB294; &#xCD5C;&#xC2E0;&#xC758; &#xC544;&#xC5F0; &#xC0B0;&#xD654;&#xBB3C; &#xC804;&#xADF9;&#xC758; &#xC784;&#xC758;&#xC758; &#xD53C;&#xB77C;&#xBBF8;&#xB4DC; &#xD615;&#xD0DC;&#xC5D0; &#xC9C1;&#xC811;&#xC801;&#xC778; &#xBE44;&#xAD50; &#xBA85;&#xD655; &#xD558; &#xAC8C; &#xC8FC;&#xAE30; &#xAD6C;&#xC870; &#xC784;&#xC758;&#xC758; &#xC9C8;&#xAC10; &#xACBD;&#xC7C1; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD0DC;&#xC591; &#xC804;&#xC9C0;&#xC5D0; &#xBE5B; &#xD2B8;&#xB798;&#xD551;: &#xC8FC;&#xAE30;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC774;&#xAE38; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xB79C;&#xB364;?

&#x7406;&#x8BBA;&#x9884;&#x8A00;&#x5B9A;&#x671F;&#x5149;&#x5B50;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7ED3;&#x6784;&#x5E94;&#x4F18;&#x4E8E;&#x9677;&#x5370;&#x5149;&#x5728;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x4E2D;&#x7684;&#x968F;&#x673A;&#x540C;&#x884C;&#x3002;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x5F53;&#x524D;&#x8BA4;&#x8BC1;&#x968F;&#x673A;&#x91D1;&#x5B57;&#x5854;&#x5F62;&#x6001;&#x900F;&#x660E;&#x6C27;&#x5316;&#x950C;&#x7535;&#x6781;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x53D6;&#x5F97;&#x4E86;&#x4E16;&#x754C;&#x8BB0;&#x5F55;&#x8F6C;&#x6362;&#x6548;&#x7387;&#x7684;&#x5F3A;&#x70C8;&#x4F9D;&#x8D56;&#x706F;&#x5149;&#x8BF1;&#x6740;&#x3001; &#x975E;&#x6676;&#x7845;&#x8584;&#x819C;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x57FA;&#x4E8E;&#x4ECE;&#x6CE2;&#x5BFC;&#x7406;&#x8BBA;&#x7684;&#x89C1;&#x89E3;&#xFF0C;&#x5F00;&#x53D1;&#x5B9A;&#x5236;&#x5B9A;&#x671F;&#x9635;&#x5217;&#x7684; nanocavities &#x6CD5;&#x5236;&#x5907;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5149;&#x523B;&#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x5177;&#x6709;&#x975E;&#x51E1;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x4F7F;&#x77ED;&#x8DEF;&#x7535;&#x6D41;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x7684; 17.1 mA/cm(2) &#x548C; 10.9%&#x7684;&#x521D;&#x59CB;&#x6548;&#x7387;&#x9AD8;&#x7684;&#x73BB;&#x7483;&#x4E0A;&#x3002;&#x4E0E;&#x6C89;&#x79EF;&#x5728;&#x968F;&#x673A;&#x91D1;&#x5B57;&#x5854;&#x5F62;&#x6001;&#x7684;&#x5148;&#x8FDB;&#x7684;&#x6C27;&#x5316;&#x950C;&#x7535;&#x6781;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x7528;&#x538B;&#x5370;&#xFF0C;&#x73BB;&#x7483;&#x4E0A;&#x590D;&#x5236;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7684;&#x76F4;&#x63A5;&#x6BD4;&#x8F83;&#x660E;&#x786E;&#x6F14;&#x793A;&#x5468;&#x671F;&#x7ED3;&#x6784;&#x7ADE;&#x4E89;&#x5BF9;&#x624B;&#x968F;&#x673A;&#x7EB9;&#x7406;&#x3002;

&#x5728;&#x592A;&#x9633;&#x80FD;&#x7535;&#x6C60;&#x4E2D;&#x7684;&#x706F;&#x5149;&#x8BF1;&#x6740;&#xFF1A; &#x53EF;&#x4EE5;&#x5B9A;&#x671F;&#x6253;&#x968F;&#x673A;&#x5417;&#xFF1F;

Theory predicts that periodic photonic nanostructures should outperform their random counterparts in trapping light in solar cells. However, the current certified world-record conversion efficiency for amorphous silicon thin-film solar cells, which strongly rely on light trapping, was achieved on the random pyramidal morphology of transparent zinc oxide electrodes. Based on insights from waveguide theory, we develop tailored periodic arrays of nanocavities on glass fabricated by nanosphere lithography, which enable a cell with a remarkable short-circuit current density of 17.1 mA/cm(2) and a high initial efficiency of 10.9%. A direct comparison with a cell deposited on the random pyramidal morphology of state-of-the-art zinc oxide electrodes, replicated onto glass using nanoimprint lithography, demonstrates unambiguously that periodic structures rival random textures.

Light trapping in solar cells: can periodic beat random?

La th&eacute;orie pr&eacute;dit que les nanostructures photoniques p&eacute;riodiques devrait surpasser leurs homologues al&eacute;atoires &agrave; pi&eacute;ger la lumi&egrave;re dans les cellules solaires. Cependant, le courant certifi&eacute; efficacit&eacute; de conversion record du monde pour les piles solaires de silicium amorphe minces, qui d&eacute;pendent fortement de pi&eacute;geage lumineux, a &eacute;t&eacute; atteint sur la morphologie pyramidale al&eacute;atoire des &eacute;lectrodes transparentes d&#39;oxyde de zinc. Bas&eacute; sur les id&eacute;es de la th&eacute;orie de guide d&#39;ondes, nous d&eacute;veloppons sur mesure des tableaux p&eacute;riodiques de nanocavities sur verre fabriqu&eacute; par Lithographie nanosphere, qui permettent une cellule avec une remarquable court-circuite la densit&eacute; de courant de 17,1 mA/cm(2) et un haut rendement initial de 10,9 %. Une comparaison directe avec une cellule d&eacute;pos&eacute;e sur la morphologie pyramidale al&eacute;atoire des &eacute;lectrodes de l&#39;&eacute;tat-of-the-art d&#39;oxyde de zinc, r&eacute;pliqu&eacute;es sur verre &agrave; l&#39;aide de la nanolithographie, montre sans ambigu&iuml;t&eacute; que les structures p&eacute;riodiques rivaliser avec des textures al&eacute;atoires.

Pi&eacute;geage lumineux dans des cellules solaires : peut p&eacute;riodique battre au hasard ?

Theorie sagt voraus, dass periodische Photonische Nanostrukturen zuf&auml;llige Gegenst&uuml;cke in &Uuml;berf&uuml;llung Licht in Solarzellen &uuml;bertreffen sollte. Jedoch zertifizierte die aktuelle Weltrekord-Wirkungsgrad f&uuml;r amorphes Silizium-D&uuml;nnschicht-Solarzellen, wichtigte Licht auffangen, auf die zuf&auml;llige pyramidale Morphologie von transparenten Zinkoxid Elektroden erreicht wurde. Auf der Grundlage der Erkenntnisse aus der Waveguide Theorie entwickeln wir ma&szlig;geschneiderte periodischen Arrays von Nanocavities auf Glas hergestellt von Nanosphere-Lithographie, welche aktivieren eine Zelle mit einer bemerkenswerten Kurzschluss Stromdichte von 17,1 mA/cm(2) und einen hohen anf&auml;nglichen Wirkungsgrad von 10,9 %. Ein direkter Vergleich mit einer Zelle hinterlegt auf die zuf&auml;llige pyramidale Morphologie von Zustand-of-the-Art-Zinkoxid-Elektroden, repliziert auf Glas mit Nanoimprint-Lithografie, zeigt eindeutig, dass periodische Strukturen zuf&auml;llige Texturen Rivalen.

Leichte &Uuml;berf&uuml;llung in Solarzellen: periodische schlagen kann zuf&auml;llige?

La teoria prevede che nanostrutture fotoniche periodici dovrebbero sovraperformare loro omologhi casuale cattura la luce nelle celle solari. Tuttavia, l&#39;attuale certificato l&#39;efficienza di conversione di record del mondo per celle solari a film sottile in silicio amorfo, che fortemente si basano sulla cattura luce, &egrave; stato raggiunto sulla morfologia piramidale casuale di elettrodi trasparenti ossido di zinco. Basato su intuizioni dalla teoria di guida d&#39;onda, sviluppiamo su misura periodiche matrici di nanocavities su vetro fabbricato da nanosfere litografia, che consentono una cella con una notevole densit&agrave; di corrente di mA/cm(2) 17,1 e un&#39;elevata efficienza iniziale del 10,9% di cortocircuito. Un confronto diretto con una cella depositato sulla morfologia piramidale casuale degli elettrodi di ossido di zinco dello stato-of-the-art, replicati sul vetro usando nanostampa litografia, dimostra inequivocabilmente che strutture periodiche rivaleggiano texture casuali.

Light trapping in celle solari: pu&ograve; periodico battere casuale?

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&#x592A;&#x967D;&#x96FB;&#x6C60;&#x7528;&#x5149;&#x9589;&#x3058;&#x8FBC;&#x3081;: &#x5468;&#x671F;&#x7684;&#x30E9;&#x30F3;&#x30C0;&#x30E0; &#x30D3;&#x30FC;&#x30C8;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x304B;&#xFF1F;

La teor&iacute;a predice que nanoestructuras fot&oacute;nicas peri&oacute;dica deben superar a sus hom&oacute;logos al azar de atrapar la luz en las c&eacute;lulas solares. Sin embargo, la corriente certificado eficiencia de conversi&oacute;n de r&eacute;cord mundial de silicio amorfo de capa fina solares, que dependen fuertemente de trampas de luz, se logr&oacute; en la morfolog&iacute;a piramidal al azar de electrodos transparentes de &oacute;xido de zinc. Basado en las ideas de la teor&iacute;a de la onda, desarrollamos a medida arreglos peri&oacute;dicos de nanocavities en vidrio fabricado por nanoesfera litograf&iacute;a, cortocircuito de que permiten a la c&eacute;lula con una notable densidad de corriente de mA/cm(2) a 17.1 y una alta eficiencia inicial de 10.9%. Una comparaci&oacute;n directa con una c&eacute;lula que se deposita en la morfolog&iacute;a piramidal al azar de electrodos de &oacute;xido de zinc de estado-of-the-art, replicado en vidrio utilizando litograf&iacute;a de nanoimpresi&oacute;n, demuestra claramente que las estructuras peri&oacute;dicas rivalizan con texturas al azar.

Matthieu Despeisse

Institute of Microengineering (IMT),
Photovoltaics and Thin Film Electronics Laboratory,
Institute of Microengineering (IMT), Photovoltaics and Thin Film Electronics Laboratory

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Matthieu Despeisse

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Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Institute of Microengineering (IMT),
Photovoltaics and Thin Film Electronics Laboratory,
Institute of Microengineering (IMT), Photovoltaics and Thin Film Electronics Laboratory