Написати автору Створення двосторонніх структур макропористого кремнію з нанопокриттями для сонячних елементів
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.090
Анотація
Ми запропонували нове технологічне рішення для створення сонячних енергетичних елементів за допомогою двосторонніх структур макропористого кремнію для підвищення загальної ефективності перетворення енергії світла в електричний струм. Останнім часом дослідження R&D в області технологій сонячних елементів зосереджені в основному на кристалічних кремнієвих технологіях і фотоелектричних системах, включаючи органічні. Основним фізичним явищем, що визначає перспективність двовимірних структур макропористого кремнію з нанопокриттями як сонячних елементів, є підвищення поглинання електромагнітного випромінювання і фотопровідності в результаті взаємодії оптичних мод з розвиненою поверхнею циліндричних макропор з бар’єром на межі «нанопокриття – поверхня макропор». Ми виготовили двосторонні структури макропористого кремнію з нанопокриттями для сонячних елементів, включаючи кремнієву технологію, органічні наноутворення та формування фотоелектричної системи. Кремній є перспективним матеріалом для виготовлення структур з циліндричною геометрією повітряних макропор завдяки анізотропії дешевого процесу фотоелектрохімічного травлення. Наявність періодично розташованих циліндричних пор, розділених кремнієвими колонами, забезпечує велику ефективну поверхню зразків і посилені оптичні та фотофізичні характеристики кремнієвих структур. Полімерні композити з нанопокриттями з нанокристалами СdS і багатошаровими вуглецевими нанотрубками в поліетиленіміні генерують при освітленні заряди протилежного знаку на обох поверхнях структур. Формування двосторонніх структур макропористого кремнію з нанопокриттями підвищує загальну ефективність перетворення енергії в сонячних елементах до 60 %. Крім того, можна використовувати запропоновані нами сонячні елементи у верхніх шарах атмосфери.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
Birner A., Wehrspohn R.B., Gösele U.M., Busch K. Silicon‐based photonic crystals. Adv. Mater. 2001. 13(6): 377. https://doi.org/10.1002/1521-4095(200103)13:6<377::AID-ADMA377>3.0.CO;2-X
Karachevtseva L.A. Two-dimensional photonic crystals as perspective materials of modern nanoelectronics. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2004. 7(4): 430. https://doi.org/10.15407/spqeo7.04.430
Karachevtseva L.A., Glushko A.E., Ivanov V.I., Lytvynenko O.O., Onishchenko V.F., Parshin K.A., Stronska O.J. Out-of-plane optical transmittance of 2D photonic macroporous silicon structures. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2007. 10(2): 51.
Glushko A., Karachevtseva L. Photonic band structure in oxidized macroporous silicon. Opto-Electron. Rev. 2006. 14(3): 201. https://doi.org/10.2478/s11772-006-0026-9
Glushko A., Karachevtseva L. PBG properties of three-component 2D photonic crystals. Photonics Nanostruct. 2006. 4: 141. https://doi.org/10.1016/j.photonics.2006.02.003
Karachevtseva L., Karas' M., Onishchenko V., Sizov F. Surface polaritons in 2D macroporous silicon structures. Int. J. Nanotechnology. 2006. 3(1): 76. https://doi.org/10.1504/IJNT.2006.008722
Stroyuk A.L., Shvalagin V.V., Kuchmii S.Ya. Photochemical synthesis and optical properties of binary and ternary metal-semiconductor composites based on zinc oxide nanoparticles. J. Photochem. Photobiol. A. 2005. 173(2): 185. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2005.02.002
Pokhodenko V.D., Kuchmii S.Ya., Korzhak A.V., Kryukov A.I. Photochemical behavior of nanoparticles of cadmium sulfide in the presence of a reducing agent. Theor. Exp. Chem. 1996. 32(2): 88. https://doi.org/10.1007/BF01373092
Karachevtseva L.A., Litvinenko O.A., Stronskaya E.I. Influence of electrochemical parameters on the etching of macropores in silicon. Theor. Exp. Chem. 2003. 39(2): 385. https://doi.org/10.1023/B:THEC.0000013993.88442.0e
Karachevtseva L., Goltviansky Yu., Kolesnyk O., Lytvynenko O., Stronska O. Wannier-Stark effect and electron-phonon interaction in macroporous silicon structures with SiO2 nanocoatings. Opto-Electron. Rev. 2014. 22(4): 201. https://doi.org/10.2478/s11772-014-0199-6
Raevskaya A.E., Stroyuk A.L., Kuchmii S.Ya. Optical characteristics of colloidal nanoparticles of CdS stabilized with sodium polyphosphate and their behavior during pulse photoexcitation. Theor. Exp. Chem. 2003. 39(3): 158.
Awasthi K., Srivastava A., Srivastava O. Synthesis of carbon nanotubes. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005. 5(10): 1616. https://doi.org/10.1166/jnn.2005.407
Karachevtseva L., Kuchmii S., Lytvynenko O., Sizov F., Stronska O., Stroyuk A. Oscillations of light absorption in 2D macroporous silicon structures with surface nanocoatings. Appl. Surf. Sci. 2011. 257(8): 3331. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.11.016
Karachevtseva L.A., Onyshchenko V.F., Sachenko A.V. Kinetics of photoconductivity inmacroporous silicon structures. Ukr. J. Phys. 2008. 53(9): 874.
Holiney R.Yu., Matveeva L.A., Venger E.F., Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.A. Electroreflectance study of macroporous silicon surface. Appl. Surf. Sci. 2001. 172(3-4): 214. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(00)00861-8
Karachevtseva L.A., Ivanov V.I., Lytvynenko O.O., Parshin K.A., Stronska O.J. The impurity Franz-Keldysh effect in 2D photonic macroporous silicon structures. Appl. Surf. Sci. 2008. 255(5): 3328. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.09.038
Karachevtseva L., Kuchmii S., Stroyuk A., Sapelnikova O., Lytvynenko O., Stronska O., Bo Wang, Kartel M. Light-emitting structures of CdS nanocrystals in oxidized macroporous silicon. Appl. Surf. Sci. 2016. 388: 288. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.01.069
Karachevtseva L., Kartel M., Wang Bo, Sementsov Yu., Trachevskyi V., Lytvynenko O., Onyshchenko V. Polymer-nanoparticle coatings on macroporous silicon matrix. Adv. Mater. Lett. 2017. 8(4): 2.
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.090
Copyright (©) 2021 L. A. Karachevtseva, M. T. Kartel, Wang Bo, O. O. Lytvynenko, M. I. Karas, V. F. Onyshchenko
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.