【日本科學家利用磷化銦納米線來提升太陽能電池效能】

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【日本科學家利用磷化銦納米線來提升太陽能電池效能】

 

北海道大學(Hokkaido University)與日本廠商Honda集團以圖案化的二氧化矽薄膜為模版，利用區域選擇性外延(selective-area epitaxial)技術處理化合物半導體，共同研究出磷化銦(InP)的核殼(core-shell)結構納米線太陽能電池，並宣稱其個別轉換效率高達12.3%。

 　　

北海道大學的Junichi Motohisa表示，殼核納米線太陽能電池在光吸收與載子擴散的問題上，能提供比平面型電池更好的折衷表現。

 

為了避免觸媒污染影響效率，研究人員捨棄熱門的氣-液-固成長法(vapor-liquid-solid, VLS)，改採金屬氧化物化學氣相沉積法(metal-oxide chemical vapor deposition, MOCVD)來生長納米線。

　　

Motohisa等人使用的納米線具有平均直徑為135 nm的p型InP內核，外麵包覆n型外殼，整體直徑為209 nm。

 

他們選擇以InP來發展太陽能電池，是因為比起GaAsInP受表面態(surface state)的影響較小，因此載子複合損失也較低。

　　

要生長納米線而非連續層的關鍵，在於在InP基板頂端20 nm厚的二氧化矽薄膜上製作圖案。

 

研究團隊利用電子束微影術與濕蝕刻製作出間隔400 nm、寬130 nm的孔洞。

 

Motohisa表示，若要大面積製作這些圖案，採用納米壓印(nanoimprint)微影術將是最有效的方法。

　　

研究人員在長好的納米線之間填入樹脂(resin)，再濺鍍上ITO電極，並加入梳狀的銀電極，基板的背側則使用金鋅的合金電極。

 

製成的電池具有1.0 cm× 1.0 c m的表面積，其中包含了三塊面積為2.0 mm× 2.6 m m的納米線活性區，在太陽能電池的量測標準光譜(AM 1.5G )條件下，可提供0.43 V的開路電壓，轉換效益為3.37%。

　　

Motohisa指出，納米線具有類似抗反射鍍膜的效果，可提高太陽光的吸收，且由於納米線不用覆蓋整個主動區，半導體材料的用量也較省。

 

如果能夠克服材料與元件製作成本的問題，這種具有高轉換效率潛力的光伏元件，將有機會打入消費性產品市場。

 

引用：http://tw.myblog.yahoo.com/jw!33ywHnGTEQfNYp55CA_X8A--/article?mid=1131