Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рис. 1. Морфология кремниевых нитей перед нанесением полимерного слоя (а), схема синтеза (b), фотографии готового материала (c, d) и пример дифракционной картины полимерного образца (e).

Рис. 2. Исследование морфологии материала методом сканирующей электронной микроскопии.

Гибкие элементы для солнечных батарей

Ключевые слова:  альтернативная энергия, солнечный элемент, тонкие пленки

Опубликовал(а):  Росляков Илья Владимирович

07 декабря 2008

Проблема разработки методов получения гибких солнечных батарей занимает умы многих ученых-нанотехнологов (см. пример). Существующие методики печати «с рулона на рулон» (roll-to-roll processing) вполне годятся и для таких сложных систем, что многократно увеличивает производительность процесса и снижает его себестоимость. До настоящего времени на основе гибких субстратов, таких как нержавеющая сталь и полимерные пленки, удавалось получить солнечные элементы лишь из аморфных или поликристаллических полупроводниковых материалов, что существенно снижало эффективность таких устройств по сравнению с использованием монокристаллов Si и GaAs.

В работе «Flexible Polymer-Embedded Si Wire Arrays» ученым удалось совместить высокую эффективность и гибкость солнечных элементов путем стабилизации кремниевых нитей в полимерной матрице. Массивы Si нитей были выращены по механизму "пар-жидкость-кристалл" на ориентированной подложке Si(111). В качестве прекурсора использовался SiCl4, синтез проводили при 1000˚С в атмосфере водорода. В результате удалось получить вертикально ориентированные кремниевые нити диаметром 1,5–2 мкм и длиной около 100 мкм. В качестве гибкой матрицы в работе использован полидиметилсилоксан. В ходе синтеза разбавленный раствор полимера наносили на кремниевую подложку, а затем выпаривали его и отжигали. Полимерную пленку механически отделяли от кремниевой основы с помощью бритвенного лезвия.

Полученные образцы демонстрируют высокое светопоглощение, несмотря на то, что чистый полидиметилсилоксан пропускает видимый свет, а кремниевые нити занимают лишь 6,5% площади образца. Исследования с помощью лазерной дифракции (рис. 1е) и сканирующей электронной микроскопии (рис. 2) показывают высокое упорядочение нитей в плоскости пленки. Они образуют плоскую кубическую упаковку с периодом порядка 7 мкм. Полученный материал демонстрирует хорошую проводимость вдоль направления роста нитей и большое сопротивление в перпендикулярном направлении. Толщина полимерной пленки составляет менее 50% процентов от длины Si нитей, оставляя их концы доступными для нанесения электрического контакта. Подобная морфология материала открывает большие перспективы для производства на его основе различных оптоэлектронных устройств.


Источник: Advanced Materials



Комментарии
Л В А, 16 декабря 2008 22:53 
С помощью как минимум двух литографий кпд можно было бы существенно увеличить, соорудив на пов-ти волосиков более сложные структуры р-ром порядка 10нм и кое что ещё.
В моем варианте волосы предназначались для того, чтобы управлять лазерным пучком и были плоскими, с наклоном. В ФТИ хотели сделать.
Формирование структур нужно осуществлять ещё на этапе формирования самих волосков. Итого 3-6литографий. В принципе можно и одной, но оборудование будет впечатляюще дорогим - несколько миллионов евро и требует целого ряда дополнительных условий. Зато не надо никаких совмещений, виброизоляций и пр. Ширина лент - до 400мм при разрешении 0,6мкм и облучении мощным ArF лазером (киловатты).

Самое привлекательное, на мой взгляд - возможность использования при косом облучении. Тем самым резко упрощаются системы автоматики и растет средний КПД изделия. Хороший вариант для размещения на крышах.
Для дальнейшего практического использования требует дальнейшего заращивания до формирования плоскости и покрытия самоочищающимся или хотя бы грязеотталкивающим износостойким покрытием.
По опыту могу сказать для сополимеров типа Fluon заявленый срок службы покрытия (15-25лет) соблюдается при толщинах не менее первых мм. На реальных объектах замечено более интенсивное матирование, чем ожидалось.
Любимый материал Нормана Фостера.
А вообще идея светопрозрачного энергопроизводящего покрытия с хорошей теплоизоляцией смотрится весьма перспективно.

Может кто подскажет: для стороннего разработчика - бывшего физтеховца-политехника есть ли место в Санкт-Петербурге, где можно было бы хотя бы опыты по отработки самих структур поставить? Нужна нормальная 0,5мкм литография в чистой класса не хуже 1000-100 и ArF лазер с длиной когерентности от 5мм. Остальное куплю и сделаю сам.
Салагаев Антон Никиль, 24 июля 2012 22:20 
Здравствуйте.

Вот координаты в Спб:
rost_555@mail.ru
+79650322840 Антон

С Уважением, Антон...

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Планетарный разлом
Планетарный разлом

РИА Новости: В Стокгольме вручили Нобелевскиe премии
10 декабря состоялась церемония награждения Нобелевскими премиями за 2018 год, вручены премии в области медицины или физиологии, физики, химии. Накануне Нобелевские лауреаты прочитали лекции.

Лекционный курс «Элементоорганические соединения» в рамках развития проекта «Академический (научно-технологический) класс в московской школе»
В период с 9 по 30 октября 2018 г. в ИОНХ РАН были прочитаны лекции, посвященные элементоорганическим соединениям.

Лекционный курс «Пероксидные соединения» в рамках развития проекта «Академический (научно-технологический) класс в московской школе»
В период с 19 ноября по 10 декабря 2018 г. в ИОНХ РАН были прочитаны лекции, посвященные пероксидным соединениям.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Рентгеновская микроскопия
А.В.Афонин, Мельников Геннадий Семенович
В предлагаемом кратком обзоре сделана попытка оценки возможностей применения рентгеновских методов анализа регулярных структур. Обзор может быть полезен участникам наноолимпиады и всем, кто интересуется современными методами анализа и их последовательным развитием.

Как работает оптический нанопинцет
Богданов Константин Юрьевич
Оптический (или лазерный) пинцет представляет из себя устройство, использующее сфокусированный луч лазера для передвижения микроскопических объектов и удержания их в определённом месте. Автор этой статьи постарается в популярной форме ответить на вопрос - почему некоторые частицы, оказавшись в лазерном луче, стремятся в ту область, где интенсивность света максимальна, т.е. в фокус. И это устройство теперь связано с Нобелевскими премиями навечно!

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.