Nanotechnology for Single Crystalline Silicon Solar Cell Applications
Notice bibliographique
Résumé
Solar cells are receiving a lot of attention due to the ongoing climate debate and attempts to implement more green energy sources to reduce the CO 2 emissions in the atmosphere. Single crystalline silicon (c-Si) solar cells with better stability over a long time period compared to other silicon based solar cells have taken a main position in the solar cell market. As new solar cell technology continually develops, the disadvantage of the relatively high cost of electricity generated related to low cell efficiency becomes one of top issues with c-Si solar cells. The purpose of this thesis is to investigate the effectiveness of nanotechnologies, in particular plasmonic metal nanoparticles (MNPs), black silicon (b-Si) nanostructures and horizontally-grown silicon nanowires (SiNWs) structures, for cell efficiency enhancement of c-Si solar cells through numerical simulation and experimental demonstrations. Due to the advantage of c-Si solar cells on the material cost, the nanotechnologies enable lower cost compared to the other types solar cell technologies with the same efficiency enhancement. We first investigate the optical and the electrical properties of MNPs for c-Si solar cell applications based on the finite difference time domain method. Simulations are performed to optimize the MNPs in terms of shape, size, surface coverage, and dielectric environment. Silver nanocubes with a silicon dioxide (SiO 2 ) sublayer are experimentally demonstrated to obtain up to an average of 7% cell efficiency enhancement. To the best of our knowledge, our group was the first group that utilizes the cubic silver MNPs on the c-Si solar cells with experimental demonstrations. Next, we investigate the cell efficiency enhancement due to the reduction of surface reflection from nanostructures. Two techniques are discussed, (i) the growth of black iii silicon and (ii) the horizontally-grown SiNWs structures. The b-Si structures are first optimized in terms of shape, size, and aspect ratio, and their effect on surface reflectivity is characterized. The needle-shaped b-Si structures are shown in experiment to obtain near-zero specular reflectivity and average 1.9% diffused reflectivity. Similarly, the horizontally-grown SiNWs structures grown by the vapor-liquid-solid (VLS) process with a 4-hour growing time have shown to reduce reflectivity from 45% to 25% at 400 nm wavelengths. The fabrication procedure and experimental measurement results of SiNWs structure on c-Si substrates are explained in detail. iv
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».