Optiske egenskaber af tyndfilmssolceller på imprintede mikrostrukturer

Studenteropgave: Speciale (inkl. HD afgangsprojekt)

  • Patrick Rebsdorf Whelan
4. semester, Nanoteknologi, Kandidat (Kandidatuddannelse)

Effektive metoder til at indfange lys er påkrævet for tyndfilmssolceller baseret på amorft silicium grundet solcellens reducerede tykkelse. Antireflektive coatinger kan reducere reflektionen fra overfladen, men det har vist sig mere effektivt for et større bølgelængdeinterval at mikrostrukturere solcellens overflade. Dette projekt beskriver, hvordan mikrostrukturer kan imprintes i plexiglass. Anvendelsen af plexiglass i designet af en tyndfilmssolcelle tilfører styrke og lettere håndtering. Processen, der præsenteres i dette projekt, vurderes at kunne anvendes til produktion i større skala.

Fem forskellige grundlæggende strukturer var fremstillet til at imprinte i plexiglass. Fire af strukturerne blev fremstillet ved anodisering af aluminum i forskellige syrer, mens den femte struktur blev lavet ved hjælp af anisotropisk ætsning i krystallinsk silicium. Lag af indium-tin-oxid, amorft silicium og aluminium blev tilført de imprintede overfalder for at efterligne en solcelle. Reflektionen og transmissionen fra overfladerne blev målt, og overfladerne blev kortlagt ved AFM og SEM for at kunne modellere overfladerne. Modellerne af overfladerne blev brugt til at simulere de optiske egenskaber ved hjælp af Lumerical FDTD Solutions.

Det blev vist ud fra reflektionsmålingerne, at reflektionen af det indfaldende solspektrum kunne reduceres til 13.1% for imprint med 300 nm a-Si og Al i forhold til en reflektion på 46.7% for en flad overflade med de samme lag. Ved at tilføre et lag af antireflektiv coating kunne reflektionen reduceres yderligere til ~9%.

SpecialiseringsretningNanofysik og -materialer
SprogEngelsk
Udgivelsesdato7 jun. 2013
Antal sider98
ID: 77334357