פרויקט המחקר נתמך על ידי המועצה למחקר אוסטרלי באמצעות מענק הקשר עם CSG השמש סוד בע&quot;מ ג&#39;ינג ראו מכיר אוניברסיטת לה המלגה סגנית הנשיא NSW דוקטורים. התמונות צולמו על ידי SEM Jongsung פארק באמצעות הציוד המסופק על ידי היחידה למיקרוסקופיה אלקטרונית מאוניברסיטת NSW.

1. ייצור של סיליקון לתאים סולאריים polycrystalline (אנימציה 3) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסיליקון בתצהיר הסרט <ol class="lalpha" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין את הכלי הקורה אלקטרוני על ידי אידוי אפייה זה ב ~ 100 מעלות צלזיוס למשך הלילה כדי להגיע ללחץ בסיס Torr 3E-8 &lt;. תנור קבוע מראש מדגם הטמפרטורה 150 ° C המתנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המצע עשוי 5x5 ס&quot;מ 2 (או 10 X10 ס&quot;מ 2) המצע ההתכה של זכוכית בורו (שוט Borofloat33), 1.1 או 3.3 מ&quot;מ עובי, מצופים ~ 80 ננומטר של סיליקון ניטריד (שהוכן על ידי PECVD מ N 2 ו SIH 4 תערובת). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפוצץ את פני השטח של המצע עם חנקן יבש כדי להסיר אבק למקם אותו בעל המדגם. לפרוק את המנעול עומס, טען את המדגם, לשאוב את עומס לנעול ללחץ &lt;Torr 1E5, ולהעביר מדגם לתא הראשי. הפעל את החימום עד כדי סט של 250 ° C. לשאוב דקות על 20 כאשר הלחץ מגיע 8E-8 Torr או נמוכה יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק dopantהמקור סיליקון תריסים מקור סגורים. מראש בטמפרטורות המקור dopant על טמפרטורות המתנה, כלומר הטמפרטורה מקור זרחן על 700 ° C ומקור הטמפרטורה בורון ב 1250 ° C. התחל דואר אקדח להמיס סיליקון בכור ההיתוך של לאט הגדלת הנוכחי דואר אקדח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר הזרם הנדרש הוא הגיע (מ הכיול הקודם: זרם זה יכול להשתנות בהתאם הרובה אלקטרוני ותנאי מקור SI) להתאדות שכבות סיליקון מסוממים עם הריכוזים הנדרשים של P ו-B: 35 ננומטר פולט ב -3 ס&quot;מ 1E20 של P : 2 ~ 3 בולם מיקרומטר ב -3 ס&quot;מ 5E15 ב &#39;, 100 גב פני השדה ננומטר (BSF) בשעה 4E19 -3 ס&quot;מ של ב&#39; הריכוזים המדויקים dopant מושגות על ידי התאמת מסוימים שיעורי סי בתצהיר, כפי שנמדד על ידי קוורץ קריסטל צג (QCM), עם טמפרטורות מסוימות מקור dopant, באמצעות מערכות יחסים מבוססות מן כיול סימס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר אידוי מתבצע לעבור את דוד, לצנן את המדגם עבור 10 דקות ~. טרנסfer מדגם למנעול עומס, לסגור את השער שסתום, לפרוק את המנעול לטעון ולפרוק את המדגם עם הסרט סיליקון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסיליקון גבישים אם המדגם הוא 10x10 ס&quot;מ 2, אותו ניתן לחתוך לארבעה 5x5 ס&quot;מ 2 חתיכות בגודל התא לפני התגבשותה. מניחים סרט סיליקון שהופקדו על זכוכית (Si את הסרט) על בעל עשוי מחוספס סיליקון מצופה ניטריד שוט Robax זכוכית (כדי למנוע דבק). טען לתנור שחומם מראש ל חנקן מטוהר 200-300 ° C. כבש את הטמפרטורה עד 600 מעלות צלזיוס ב 3 ~ 5 ° C / min ו לחשל עבור שעות 30. הפעל את התנור של דוד ולתת לתנור להתקרר באופן טבעי ~ 200 ° C (2 ~ 3 שעות) לפני ההסרה, לדוגמה. לדוגמה יכול להיות בעל צורה קעורה בשל הצטמקות סיליקון במהלך התגבשותה. זה יהיה לרדד במהלך עיבוד הבאה תרמית מהירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלת פגם dopant חישול (להרכבה עצמית) מניחים את המדגם עם הסרט התגבש על בעל עשוי גרפיט אני פירוליטי וoad למעבד תרמית מהירה מטוהר עם ארגון. כבש את הטמפרטורה עד 600 מעלות צלזיוס בשעה 1 ° C / S, אז עד 1000 מעלות צלזיוס ב 20 ° C / S, החזק דקות 1 מגניב ואז למטה באופן טבעי ~ 100 ° C ולפרוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחמוצת פני סילוק מיד לפני הידרוגנציה תחמוצת פני השטח נוצרו על הסרט סיליקון במהלך התגבשותה ו RTA יש להסיר על מנת להבטיח כי השטח החשוף הסרט סיליקון חשוף מימן. לטבול את המדגם annealed בפתרון HF 5% עד משטח סיליקון הופך הידרופובי (30 ~ 100 ים). לשטוף עם מים ולייבש deionised עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פגם פסיבציה טען את המדגם לתוך תא ואקום מצויד מקור המימן מרחוק פלזמה. לשאוב עד &lt;1E-4 Torr, לחמם את המדגם עד ~ 620 ° C, להפעיל את ארגון / תערובת זרימת המימן (50:150 SCCM), קבע הלחץ 50-100 mTorr, הפעל את מקור הפלזמה על 3.5 קילוואט של כוח מיקרוגל להמשיך בתהליך דקות 10 ~. הפעל את התנור בזמן maintaining פלזמה 10-15 דקות אחר עד שהטמפרטורה יורדת למטה 350 מעלות צלזיוס לפני הפעלת הפלזמה את והפסקת זרימת הגז. לפרוק את המדגם כאשר הטמפרטורה היא מתחת 200 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תא metallisation Metallisation תא מתנהל בסדרה של דפוסים photolithographic ברציפות, בתצהיר אל הסרט ותחריט צעדים שיפורטו פרטים ב 11. התא הסופי נראה כמו שמוצג השקופית האחרונה של אנימציה 3. מבט מקרוב של התא metallised מוצג באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד EQE של התא metallised. </li></ol> 2. ייצור של Nanoparticle Ag plasmonic (אנימציה 4) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפוצץ את שטח פני התא metallised עם חנקן יבש כדי להסיר אבק נטען מדגם לתוך המאייד תרמית המכילה סירה W מלא גרגרי AG (0.3-0.5 גרם). לשאוב את תא המאייד ללחץ בסיס של 2 ~ 3E-5 Torr. תוכנית QCM עם פרמטרים עבור Ag: צפיפות 10.50ו-Z יחס 0.529. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא תריס מדגם סגור, להפוך את הסירה דוד W על ולהגדיל הנוכחי לאט מספיק כדי למנוע עליית הלחץ מעל Torr 8E 5 עד גרגרי שמייצרת חברת נמס (כפי שנצפה דרך נמל השקפת). לאחר לחץ מייצב להגדיר הנוכחית עד כדי להגדיר המקביל שיעור בתצהיר Ag של 0.1-0.2 A / S (מ כיול), לפתוח את התריס כדי להתחיל את תהליך הדחה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפקח על עובי הסרט גדל Ag באמצעות QCM ולסגור את התריס כאשר עובי של 14 ננומטר הוא הגיע. לאפשר את הסירה W להתקרר במשך 15 דקות בערך, לפרוק את המדגם. הסרט צריך להיות מרותק אל יוצרים חלקיקים מיד לאחר בתצהיר ככל האפשר, כדי למנוע חמצון Ag. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תא עם הסרט Ag שהופקדו טרי מכניסים לתנור שחומם מראש ל חנקן מטוהר 230 0.1-0.2 מעלות צלזיוס, מרותק דקות 50, ופרק אחר. הערה שינוי מראה פני השטח בשל חלקיקים. תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של חלקיקים AG היא shoWN באיור. 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד EQE של התא עם מערך nanoparticle. </li></ol> 3. ייצור של רפלקטור אחורי רפלקטור אחורי כולל של ~ 300 ננומטר עבים MGF 2 (RI 1.38) חיפוי דיאלקטרי עם המעיל של צבע התקרה מסחרי לבן (Dulux). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני בודה רפלקטור אחורי המגעים התא צריך להיות מוגן על ידי יישום דיו שחור סמן עליהם, המאפשר לחשוף את המגעים מתחת דיאלקטרי בתהליך ההמראה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש באקדח החנקן לפוצץ את המדגם עם מערך NP ואנשי הקשר צבועים להסרת אבק. להפעיל לחץ חנקן צנוע טיפול תרגיל לא לפוצץ את חלקיקי משם. מניחים את המדגם לתוך המאייד תרמית המכילה סירה W מלא MGF 2 יחידות. לשאוב את המאייד ללחצים של Torr 2 3E-5 ~. הגדרת פרמטרים QCM עבור MGF 2: צפיפות 3.05 יחס Z 0.637. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא shutte מדגםR סגורה, להפעיל את דוד הסירה ולאט לאט להגביר את הזרם, כדי למנוע עלייה בלחץ מוגזם עד MGF 2 נמס לראות דרך יציאת השקפת. לאחר לחץ מייצב להגדיר הנוכחית עד כדי להגדיר המקביל שיעור 2 MGF בתצהיר של 0.3 ננומטר / ים ופתח את תריס מדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפקח על עובי שהופקדו באמצעות QCM ולסגור את התריס כאשר 300 ננומטר הוא הגיע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכבים את התנור. לאפשר את הסירה W להתקרר במשך 15 דקות בערך, לפרוק את המדגם. הערה שינוי מראה את התא עם חיפוי 2 MGF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להסיר את המסכה דיו אנשי הקשר סלולריים לטבול את התא עם דיאלקטרי חיפוי לתוך אצטון. המתן עד דיאלקטרי מעל הדיו מתחיל פיצוח ממריא. שמור על תא אצטון עד שכל הדיו עם דיאלקטרי יוסר אנשי הקשר מתכת חשופים לחלוטין. הסר את המדגם מ אצטון, לשטוף עם אצטון טרי ויבש עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למרוח שכבה שלצבע לבן (Dulux אחד מעיל בצבע התקרה) עם מברשת רכה יפה על פני התא כולו בזהירות למנוע את מגעי המתכת. שכבת הצבע צריך להיות עבה מספיק כדי להיות אטום לגמרי (~&gt; 0.5 מ&quot;מ), כך אין אור ניתן לראות כאשר מסתכלים דרך התא צבוע במקור אור חזק. בואו לצייר יבש ליום אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד EQE של התא עם רפלקטור אחורי בצבע לבן. </li></ol> 4. נציג תוצאות הנוכחי השמש לקצר תא מחושב על ידי שילוב עקומת EQE על פני ספקטרום תקן השמש העולמי (מסת אוויר 1.5). גם התא הנוכחי ושיפור שלה בשל אור השמנה תלוי בעובי שכבת בולם התא: הנוכחי עצמו הוא גבוה יותר תאים עבים יותר אבל שיפור הנוכחי גבוה עבור מכשירים דקים יותר, ראה טבלה מס &#39;1 עבור הנתונים המתאימים ואנימציה 5 עבור EQE עקומות. המקוריים 2 מיקרומטר תאים עובי, בלי אור, השמנה, Hשד &#39;JSC נמדד צעד 1.7.) של ~ 15 mA / cm 2. לאחר ייצור של מערך nanoparticle, JSC מגדילה עד כ - 20 mA / cm 2, שהוא שיפור של 32%. הוא קצת יותר השפעה שיפור של 25-30% על ידי רפלקטור מפוזר האחורי בלבד. לאחר הוספת רפלקטור האחורי מפוזר על MGF 2 חיפוי לתא עם מערך nanoparticle plasmonic, JSC הוא גדל עוד יותר עד 2 22.3 mA / cm, או שיפור על 45%. שימו לב לתא מיקרומטר 3 עבה זרמים בכל גבוהות יותר, עד 25.7 mA / 2 ס&quot;מ תוך שיפור יחסי הוא מעט נמוך יותר, 42%: אור ההשמנה יש השפעה יחסית גדולה יותר של מכשירים דקים יותר. <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> התא עובי: </td><td colspan="2"> 2 מיקרומטר </td><td colspan="2"> 3 מיקרומטר </td></tr><tr><td></td><td> JSC, mA / cm 2 </td><td><s<html> טרונג&gt; +% </td><td> JSC, mA / cm 2 </td><td> +% </td></tr><tr><td> התא המקורי </td><td> 15.4 </td><td></td><td> 18.1 </td><td></td></tr><tr><td> מפוזר רפלקטור אחורי (R) </td><td> 20.1 </td><td> 30.5 </td><td> 21.5 </td><td> 18.8 </td></tr><tr><td> חלקיקים (NP) </td><td> 20.3 </td><td> 31.8 </td><td> 21.9 </td><td> 21.0 </td></tr><tr><td> NP / MGF 2 / R </td><td> 22.3 </td><td> 45.3 </td><td> 25.7 </td><td> 42.0 </td></tr></tbody></table> טבלה 1. תא plasmonic לקצר הנוכחי ושיפור שלה בהשוואה לתא המקורי. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/4092/4092fig1.jpg" /> 1. איור מקרוב לאור תא פולי-Si סרט דק השמש עם רשת metallisation. / Ftp_upload/4092/4092fig2.jpg &quot;/&gt; איור 2. סריקת תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים של חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/4092/4092fig3.jpg" /> איור 3. תצוגה סכמטית של תא plasmonic גבישי סרט דק סיליקון השמש (לא בקנה מידה). <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/4092/4092fig4.jpg" /> איור 4 חיצוני היעילות הקוונטית ו לקצר הנוכחי על סיליקון polycrystalline סרט דק תאים עם רפלקטור מפוזר חלקיקים plasmonic: מקווקו שחור - האוסף 2 מיקרומטר עבה תא ללא אור השמנה, JSC 15.36 mA / cm 2, כחול - התא. עם רפלקטור צבע דיפוזי, JSC 20.08 mA / cm 2, אדום - תא עם חלקיקים plasmonic AG, JSC 20.31 mA / cm 2, ירוק - תא עם חלקיקים, MGF 2, המשקף צבע דיפוזי, JSC </eמ &#39;&gt; 22.32 mA / cm 2. סגול - 3 תאים מיקרומטר עבה (על זכוכית בעובי 3 מ&quot;מ) עם חלקיקים, MGF 2, המשקף מפוזר, JSC 25.7 mA / cm 2 (לציין בתגובה כחול נמוך בשל הבדלים לא מכוונות בשכבות AR ואת עובי פולט). מוצק שחור - 2 מיקרומטר מרקם עבה תא שהוכן על ידי בתצהיר פלזמה משופרת אדים כימיים (על זכוכית 3 מ&quot;מ עובי), JSC 26.4 mA / cm 2, הראו להשוואה. אנימציה 1. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4092/4092animation1.pptx" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג אנימציה</a> . אנימציה 2. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4092/4092animation2.pptx" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג אנימציה</a> . אנימציה 3. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4092/4092animation3.pptx" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג אנימציה</a>. 4 אנימציה. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4092/4092animation4.pptx" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג אנימציה</a> . אנימציה 5. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4092/4092animation5.pptx" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג אנימציה</a> .

<ol>
	<li>Henley, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kerf-free+wafering.">Kerf-free wafering.</a> , 1184-1192 (2010).</li><li>Kunz, O., Wong, J., Janssens, J., Bauer, J., Breitenstein, O., Aberle, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shunting+problems+due+to+sub-micron+pinholes+in+evaporated+solid-phase+crystallised+poly-Si+thin-film+solar+cells+on+glass.">Shunting problems due to sub-micron pinholes in evaporated solid-phase crystallised poly-Si thin-film solar cells on glass.</a> Progress Photovoilt.: Res. Appl. 17, 35-46 (2009).</li><li>Kunz, O., Ouyang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5%+Efficient+evaporated+solid-phase+crystallised+polycrystalline+silicon+solar+cells.">5% Efficient evaporated solid-phase crystallised polycrystalline silicon solar cells.</a> Progress Photovolt.: Res. Appl. 17, 567-573 (2009).</li><li>Van Nieuwenhuysen, K., Payo, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epitaxially+grown+emitters+for+thin+film+silicon+solar+cells+result+in+16%+efficiency.">Epitaxially grown emitters for thin film silicon solar cells result in 16% efficiency.</a> Thin Solid Films. 518, S80-S82 (2008).</li><li>Lee, B. G., Stradin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-trapping+by+a+dielectric+nanoparticle+back+reflector+in+film+silicon+solar+cells.">Light-trapping by a dielectric nanoparticle back reflector in film silicon solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 064101 (2011).</li><li>Catchpole, K. R., Polman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+solar+cells.">Plasmonic solar cells.</a> Optics Express. 16, 21793-21800 (2008).</li><li>Ouyang, Z., Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+enhanced+light-trapping+in+thin-film+silicon+solar+cells.">Nanoparticle enhanced light-trapping in thin-film silicon solar cells.</a> Progress Photovolt.: Res. Appl. 19, 917-926 (2011).</li><li>Catchpole, K. R., Polman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+principle+for+particle+plasmon+enhanced+solar+cells.">Design principle for particle plasmon enhanced solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 191113 (2008).</li><li>Beck, F. J., Mokkapati, S., Polman, A., Catchpole, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetry+in+photocurrent+enhancement+by+plasmonic+nanoparticle+arrays+located+on+the+front+or+on+the+rear+of+solar+cells.">Asymmetry in photocurrent enhancement by plasmonic nanoparticle arrays located on the front or on the rear of solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 033113 (2008).</li><li>Beck, F. J., Verhagen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+SPP+modes+supported+bt+discrete+metal+nanoparticles+on+high+index+substrates.">Resonant SPP modes supported bt discrete metal nanoparticles on high index substrates.</a> Optics Express. 19, 146-156 (2010).</li><li>Kunz, O., Ouyang, Z., al, a. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5%+Efficient+evaporated+solid-phase+crystallised+polycrystalline+silicon+thin-film+solar+cells.">5% Efficient evaporated solid-phase crystallised polycrystalline silicon thin-film solar cells.</a> Progress Photovolt. 17, 567-573 (2009).</li><li>Keevers, M. J., Young, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=10%+Efficient+CSG+minimodules.">10% Efficient CSG minimodules.</a> , 1783-1790 (2007).</li></ol>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

התאדו polycrystalline סיליקון לתאים סולאריים פיזור האור חלקיקים plasmonic שותפים אידיאליים אור השמנה. תאים אלה הם מישוריים, ולכן הם לא יכולים להסתמך על פיזור אור ממשטחים בעלי מרקם, או חלקיקים plasmonic יכול להיווצר בקלות על משטחים בעלי מרקם. התאים אחת בלבד, השטח האחורי עם סיליקון חשוף ישירות, אשר במקרה גם את המיקום הטוב ביותר עבור nanoparticle plasmonic היעיל ביותר לאור פיזור. יתר על כן, השיטה הקלה ביותר ליצירת nanoparticle ידי חישול תרמית הוא גם המתאים ביותר עבור אור השמנה בגלל התוצאה היא מערך nanoparticle אקראית עם שיא תהודה רחבה בין 700 ו 1000 ננומטר, החשוב ביותר עבור אור השמנה של סיליקון גבישי דק הסרט התאים. כל עוד תאים פונקציונליים עשויים, ייצור של רפלקטור plasmonic היא יחסית פשוטה וישירה, כמתואר בסעיפים הקודמים. סיבוך אפשרי קשורה העובדה ננוהחלקיקים נוצרים לא רק על פני התא סיליקון אלא על דפוס metallisation רשת גם כן. זה יכול להוביל והאם לפעמים להוביל פסי הרכבת כאשר הכיסוי היחסי nanoparticle משטח גדול מדי או חלקיקים גדולים במיוחד נוצרים באקראי. כדי למנוע תא הסטת כיסוי צריך להישמר מתחת 50% הסרט מבשר עובי להיות כל הזמן מתחת ~ 20 ננומטר, אשר מושגת בקלות בהתחשב בכך את תהליך רגיל של הסרט מבשר 14 ננומטר, כמתואר לעיל, התוצאות של 30-35% כיסוי. Nanoparticle plasmonic בכוחות עצמם, עם שיפור ~ JSC 30%, עומדים יעיל כמו, או רק מעט טוב יותר פיזור אור מ מחזירי אור מפוזר פיגמנט צבע, ~ 25-30%, שהם הפשוטה ביותר ליישום. עם זאת, בעוד ביצועים אור השמנה של מחזירי אור צבע מפוזר ולא ניתן לשפר עוד יותר, חלקיקים plasmonic יש אפשרות להיות החמיא על ידי מחזירי אור מפוזר ממוקם בehind אותם, ובכך וכתוצאה מכך שיפור JSC גבוה באופן משמעותי, עד 45%, מאשר על ידי חלקיקים בלבד. זה שיפור פוטוני הוא הגבוה ביותר אי פעם עבור הפגינו מישוריים גבישי סי סרט דק תאים, העולה ביותר דיווחה לאחרונה על ידי שיפור 40% המשקף nanoparticle דיאלקטרי גבוה RI 5. יתר על כן, שיפור פוטוני גבוה עוד יותר, העולה על 50%, צריך להיות אפשרי עם כזה מחזיר מפוזר גבוהה nanoparticle RI, כמתואר 5, במקום בצבע לבן מסחרי. עם זאת, גם שיפור 45% הוא רק חצי ממה מושגת בדרך כלל על ידי PECVD היטב על מרקם superstrates, מה שגורם JSC בייצור של פולי-Si תאים סרט דק על 29 mA / cm 2 (~ שיפור של 90% לעומת תא התייחסות מישורי) 12. ישנן שתי סיבות עיקריות לביצוע טוב יותר של התאים על superstrates מרקם. ראשית, השתקפות מול מרקםשטח פני התא הרבה יותר נמוך מפני השטח מישורי וכתוצאה מכך קל יותר להיכנס לתא ובכך לייצר עדכנית יותר. תכונות Antireflection של התאים plasmonic עם משטח מול מישורי יש לשפר כדי להפוך plasmonic אור השמנה תחרותי יותר עם טקסטורות קונבנציונאלי. שנית, כאשר שני ממשקים סלולריים להישאר מישוריים ובמקביל, חלק משמעותי של אור פנימי זה משתקף specularly מבלי פזורים על ידי רפלקטור או חלקיקים מפוזר בתוך התא (~ 17% על הממשק 2 סי / זכוכית או סי / MGF). זו באה לידי ביטוי הנוכחות של השוליים הפרעות הספקטרום השתקפות התא או עקומות EQE של תאים מישוריים עם מחזירי אור מפוזר או plasmonic. פיזור פחות אומר פחות אור השמנה, שיפור ולכן הנוכחי פחות. תאים בעלי מרקם שבו האור היטב הפזורים בעת היותו לידי ביטוי בכל ממשקי שאינם מקבילים לא צריך השוליים הפרעה כפי שמוצג בעקומה למשל EQE בפהIG. 2. כאשר בוחנים שיפור פוטוני ידי חלקיקים plasmonic, כמו גם באמצעים אחרים שחלים על הצד האחורי של תאים סולריים, כמו מחזירי אור מפוזר, חשוב לזכור תחלופה בין השגת זרמים אבסולוטיים גבוהים יותר או להפגין שיפור הנוכחי גבוה יותר. מכשירים דקים יותר ליהנות מן האור, השמנה, מראה שיפור הנוכחי גבוה יותר, בעוד הנוכחי עצמו הוא נמוך באופן משמעותי כפי שעולה מהתוצאות של 2 מיקרומטר ו -3 מיקרומטר תאים עבים 1 שולחן, 22.3 לעומת 25.7 mA / cm 2. באופן דומה, תאים עם אורך גל קצר תגובה ירודה (&quot;כחול&quot;) (כמו אלה המתוארים 5) יש שיפור יחסית גבוהה מן האור, השמנה, שהוא חשוב אורך גל ארוך יותר (&quot;אדום&quot;) בתגובה, מאשר תאים עם טוב בתגובה כחול, אבל זה האחרון יכול כמובן להיות גבוהה יותר אבסולוטית הביצועים הכולל הנוכחי ולכן טוב יותר. כפי המטרה העיקרית של photovoltaics עושה performi טוב יותרתאים סולריים נג, העדפה יש לתת את האור השמנה השיטות המובילות זרמים אבסולוטיים גבוהים יותר, לא שיפור הנוכחי גבוה יותר.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> כסף גרעינית </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 303372 </td><td> 99.99% </td></tr><tr><td> MGF 2, גבישים אקראיים, כיתה אופטי </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 378836 </td><td> &gt; = 99.99% </td></tr><tr><td> Dulux חד מעיל התקרה בצבע </td><td> Dulux </td><td></td><td> R&gt; 90% (500-1100 ננומטר) </td></tr></tbody></table>

polycrystalline silicon thin-film solar cells with plasmonic-enhanced light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Watch this Scientific Journal Video about Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping at JoVE.com

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

polycrystalline-silicon-thin-film-solar-cells-with-plasmonic-enhanced

Google

Research

JoVE Journal

Engineering

18.7K Views.  University of New South Wales. סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פו...

Video: Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

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 combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

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

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for UV photodetector application.

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

סינתזה ואפיון של c-הציר הגבוה ZnO Thin Film ידי פלזמה משופרת מערכת הפקדת כימית החמקן וUV גלאי אור יישומה

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

שילוב של אור ננו-מבני כסף השמנה בתאים סולריים המוקשה Microcrystalline הסיליקון ידי העברת הדפסה

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use integrated paper microfluidic electrochemical pH sensor for resource-limited settings. Taking advantages from both pH meters and strips, the pH sensing platform is composed of hydrophobic barrier-patterned paper micropad (&#181;PAD) using polydimethylsiloxane (PDMS), screen-printed electrode (SPE) modified with IrO2-graphene films and molded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic holder. Repetitive cathodic potential cycling was employed for graphene oxide (GO) reduction which can completely remove electrochemically unstable oxygenated groups and generate a 2D defect-free homogeneous graphene thin film with excellent stability and electronic properties. A uniform and smooth IrO2 film in nanoscale grain size is anodically electrodeposited onto the graphene film, without any observable cracks. The resulting IrO2-RGO electrode showed slightly super-Nernstian responses from pH 2-12 in Britton-Robinson (B-R) buffers with good linearity, small hysteresis, low response time and reproducibility in different buffers, as well as low sensitivities to different interfering ionic species and dissolved oxygen. A simple portable digital pH meter is fabricated, whose signal is measured with a multimeter, using high input-impedance operational amplifier and consumer batteries. The pH values measured with the portable electrochemical paper-microfluidic pH sensors were consistent with those measured using a commercial laboratory pH meter with a glass electrode.

The study demonstrates the growth of iridium oxide-reduced graphene oxide (IrO2-RGO) nanohybrid thin films on irregular and rough screen-printed carbon substrate through a green electrochemical synthesis, and their implementation as a pH sensor with a patterned paper-fluidic platform.

תחמוצת-מופחת אירידיום גראפן אוקסיד Nanohybrid Thin Film אלקטרודות מסך מודפס שינויים, כפי שהם פנויים אלקטרוכימיות נייר Microfluidic pH חיישנים

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less environmentally damaging with lower processing temperatures presenting a viable and low cost alternative to conventional production. This paper further enhances these environmental credentials by evaluating the digital printing and therefore additive production route for these cells. This is achieved here by investigating the formation and performance of a metal oxide photoelectrode using nanoparticle sized titanium dioxide. An ink-jettable material was formulated, characterized and printed with a piezoelectric inkjet head to produce a 2.6 &#181;m thick layer. The resultant printed layer was fabricated into a functioning cell with an active area of 0.25 cm2 and a power conversion efficiency of 3.5%. The binder-free formulation resulted in a reduced processing temperature of 250 &#176;C, compatible with flexible polyamide substrates which are stable up to temperatures of 350 &#730;C. The authors are continuing to develop this process route by investigating inkjet printing of other layers within dye sensitized solar cells.

This paper investigates the suitability of inkjet printing for the manufacturing of dye-sensitized solar cells. A binder-free TiO2 nanoparticle ink was formulated and printed onto a FTO glass substrate. The printed layer was fabricated into a cell with an active area of 0.25 cm2 and an efficiency of 3.5%.

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

Dynamics רקומבינציה ב חומרים פוטו סרט דק באמצעות מוליכות מיקרוגל זמן נפתרה

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

חד ערכי חילוף קטיונים סימום של CH<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; עבור תאים סולריים יעילים perovskite

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of electrospun titanium dioxide nanofibers (TiO2-NFs) on top of a blocking layer made of commercially available titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs). This is achieved by first electrospinning a solution of titanium (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidone (PVP), and glacial acetic acid in ethanol to obtain composite PVP/TiO2 nanofibers. These are then calcined at 500 &#176;C to remove the PVP and to obtain pure anatase-phase titania nanofibers. This material is characterized using scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). The photoanode is prepared by first creating a blocking layer through the deposition of a TiO2-NPs/terpineol slurry on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass slide using doctor blading techniques. A subsequent thermal treatment is performed at 500 &#176;C. Then, the light-scattering layer is formed by depositing a TiO2-NFs/terpineol slurry on the same slide, using the same technique, and calcinating again at 500 &#176;C. The performance of the photoanode is tested by fabricating a dye-sensitized solar cell and measuring its efficiency through J-V curves under a range of incident light densities, from 0.25-1 Sun.

The overall goal of this project was to use electrospinning to fabricate a photoanode with improved performance for dye-sensitized solar cells.

Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...