RCGI V 21 N 57

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RESUMEN REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA. Vol. <strong>21</strong> NÚM. <strong>57</strong>. PP. 50-50 SEP. 2015 ISSN 0185-6294 PLASMONIC SILVER NANOPARTICLES (NPS) FOR ENHANCED SOLAR APPLICATIONS Vega Herrera 1 , David Emmanuel MSc Energy Generation Supervisor: Dr. Richard Potter 1 School of Engineering, University of Liverpool, Egresado del Instituto Tecnológico de Mérida RESUMEN Celdas solares de película delgada tienen el potencial de disminuir considerablemente el costo de los dispositivos fotovoltaicos mediante la reducción por un factor de hasta 200 comparado con el espesor con celdas solares de silicio cristalino. Una limitación importante de las celdas solares de película delgada es la baja eficiencia debido a su mala absorción de la luz. La dispersión de nanopartículas de metales nobles excitados por su resonancia de plasmones de superficie se puede utilizar para una mayor absorción de la luz a partir de celdas solares de película delgada. En el presente proyecto películas de plata fueron depositados en diferentes velocidades de deposición por pulverización catódica DC recubrimiento en la superficie de limpiado y se cortan portaobjetos de vidrio de microscopio y sustratos de silicio. Los sustratos se recocieron a 150 o C posterior, 200 o C y 250 o C durante 1 y 3 horas. El objetivo fue investigar cómo el método de deposición y diferentes parámetros utilizados para crear nanopartículas de plata (Ag) tales como espesor del depósito, temperatura y tiempo de recocido influido en el tamaño de las nanopartículas de Ag que se puede utilizar para aumentar la eficiencia de las celdas solares de película delgada. Las nanopartículas de plata se caracterizaron usando técnicas tales como la microscopía de campo oscuro utilizado para observar la luz dispersada de las nanopartículas, la microscopía electrónica de barrido para investigar el tamaño, la distribución y la morfología de las nanopartículas y difracción de rayos X para identificar las fases cristalinas de las nanopartículas de plata. Los resultados muestran que al aumentar la temperatura y tiempo de recocido rendimientos aumentan el diámetro de la nanopartícula y también modifican la morfología. El incremento observado en el tamaño se atribuye a la coalescencia y agregados de la plata depositada sobre la superficie del sustrato. Las nanopartículas tenían una morfología semiesférica predominante. Finalmente, se encontró que no sólo mediante el aumento de temperatura y tiempo de recocido se han incrementado directa en un diámetro de partícula también la velocidad de deposición tiene una influencia tal como en la fase cristalográfica y la intensidad de las nanopartículas de Ag formados. Metodología sistemática de las nanopartículas de plata fabricación es una herramienta poderosa que se puede utilizar para adaptar el diámetro de las nanopartículas de plata que posteriormente se pueden utilizar para el aumento de la absorción por las celdas solares de película delgada. Palabras clave: Celdas solares, nanopartículas de plata ABSTRACT Thin-film solar cells have the potential to considerably decrease the cost of photovoltaic devices by reducing by a factor of up to 200 the thickness with compare crystalline silicon solar cells. A major limitation from thin film solar cells is the low efficiency because of its poor light absorption. Scattering from noble metal nanoparticles excited at their surface plasmon resonance can be used to increased light absorption from thin film solar cells. In the present project silver films were deposited at different deposition rates by DC sputter coating on the surface of cleaned and cut microscope glass slides and silicon substrates. The substrates were subsequent annealed at 150 o C, 200 o C and 250 o C for 1 and 3 hours. The aim was to investigate how the deposition method and different parameters used to create Ag silver nanoparticles such as deposit thickness, temperature and time of annealing influenced the Ag nanoparticles size that can be used to increase efficiency of thin film solar cells. The silver nanoparticles were characterized using techniques such as Dark field microscopy used to observe the scattered light from the nanoparticles, scanning electron microscopy to investigate the size, distribution and morphology of the nanoparticles and X-ray diffraction to identify the crystalline phases of the silver nanoparticles. The results show that by increasing the temperature and annealing time yields increase diameter of the nanoparticle and also modify the morphology. The observed increase in size is attributed to coalescence and aggregates of the deposited silver on the substrate surface. The nanoparticles had a predominant semispherical morphology. Finally, it was found that not only by increasing temperature and time of annealing have a direct increased in particle diameter also the deposition rate has an influence such as in the crystallographic phase and intensity of the formed Ag nanoparticles. Systematic methodology of manufacture silver nanoparticles is a powerful tool that can be used to tailor the diameter from silver nanoparticles that subsequently can be used for increased the absorption by thin film solar cells. Key words: solar cells, silver nanoparticles Vega Herrera, D.E. (2014) Plasmonic Silver Nanoparticles (NPs) for enhanced solar applications. Final Report, Scholl of Engineering. University of Liverpool. 88p. T E C N O L Ó G I C O N A C I O N A L D E M É X I C O . I T M É R I D A
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