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.
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.
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.
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
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
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.
