Frank's - ETSV Scintilla - Universiteit Twente

opdrachtNanotexturedsurfaces for solarcell applicationsDe wereld gebruikt nu heel veel energie, waarvan het overgrote deel wordtverkregen via milieubelastende energiebronnen zoals olie, gas en steenkool,maar ook atoomenergie valt hieronder. Atoomenergie is schoonals alles goed gaat, maar gebeurt er een ongeluk dan is het meteen eenenorme ramp zoals onlangs in Japan plaatsvond. Waarom stappen we danniet allemaal over op de duurzame en veilige groene energie? De redenis simpel. Het is duur [1]. Mijn bacheloropdracht is dan ook om goedkopere/efficiënterezonnecellen te maken. Dit willen we bereiken doornanostructuren op silicium te maken die zorgen dat het licht beter wordtgeabsorbeerd.Auteur: Ray TanuhardjaBeschouw de plak van silicium met een idealespiegellaag aan de onderkant in figuur1. We veronderstellen voor het gemak ookdat er een ideale antireflectiecoating op hetsilicium zit. Het pad van het licht gaat dandoor het silicium heen, wordt teruggekaatstdoor de spiegellaag en gaat dan weer uit hetsilicium. Alleen in het silicium kan het lichtworden geabsorbeerd. Of het licht daadwerkelijkwordt geabsorbeerd hangt af vanzowel de golflengte als het materiaal (in ditgeval silicium). Golflengtes zoals ultravioleten blauw worden al in de eerste tientallen nanometersgeabsorbeerd. Langere golflengteszoals infrarood worden pas geabsorbeerd nahonderden micrometers. Je kan dus al aanvoelendat het silicium behoorlijk dik moetzijn om het pad in het silicium te verlengen,zodat al het licht kan worden geabsorbeerd.Dit is ook precies wat wordt toegepast inde huidige zonnecellen. De kosten van dezonnecellen bestaan nu al voor 40% uit demateriaalkosten [2]. Het verlengen van ditpad kan ook op een andere manier dan alleenmaar de cel te verdikken.We kunnen het pad verlengen door het oppervlakruw te maken waardoor we diffractievan het licht krijgen [3]. Het ideale ruweoppervlak is een zogenaamd Lambertianoppervlak. Veronderstel figuur 2 [3]. Hetlicht wordt in een willekeurige richting verzonden,waardoor het gedeelte van het padin het silicium een stuk langer wordt. Alsdit pad langer wordt, dan kunnen de zonnecelleneen stuk dunner worden terwijl zedezelfde efficientie behouden als hun dikkeretegenhanger. Ze worden dus lichter engoedkoper! Gemiddeld wordt dit pad 4n^2langer in vergelijking met een plat oppervlak.Dit is ongeveer hetzelfde principe alsFiguur 1: Silicium wafer met vlak oppervlak[3]Figuur 2: Silicium wafer met lambertianoppervlak [3]42jaargang 30editie 1