Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tăng cường hấp thụ quang và dòng quang phổ trong a-Si:H nhờ các giao diện plasmon bạc đơn và đôi
Tóm tắt
Các giao diện plasmon đơn và đôi gồm các hạt nano bạc được nhúng trong các môi trường có hằng số điện môi khác nhau bao gồm SiO2, SiNx và Al:ZnO đã được chế tạo bằng kỹ thuật tự lắp ráp và tách lớp. Các giao diện plasmon đơn thể hiện các cộng hưởng plasmon có tần số bị dịch về phía đỏ khi kích thước hạt tăng và khi độ dày của lớp không dẫn điện tăng. Các giao diện plasmon đôi gồm hai kích thước hạt khác nhau thể hiện các cộng hưởng với hai cực tiểu trong phổ truyền qua. Sự tắt quang của a-Si:H được lắng đọng trên những giao diện này mở rộng về phía đỏ cho thấy sự hấp thụ và/hoặc tán xạ cao hơn ở các bước sóng lớn hơn so với các bước sóng thường được a-Si:H hấp thụ mà không có giao diện plasmon. Trong khi dòng quang cho thấy sự giảm tổng thể cho các mẫu có giao diện, sự tăng cường đáng kể của dòng quang được quan sát thấy gần rìa năng lượng thấp của khoảng băng (600–700 nm). Những kết quả này tương quan tốt với phổ tắt rộng của các giao diện và được giải thích theo thuật ngữ của sự hấp thụ được tăng cường trong vùng đó.
Từ khóa
#giao diện plasmon #hạt nano bạc #hấp thụ quang #dòng quang #a-Si:HTài liệu tham khảo
Atrel AC, García-Etxarri A, Alaeian H, Dionne JA (2012) Toward high-efficiency solar upconversion with plasmonic nanostructures. J Opt 14:024008
Fleischer K, Arca E, Shvets IV (2012) Improving solar cell efficiency with optically optimized TCO layers. Sol Energ Mater Sol Cells 101:262–269
Gangopadhyay U, Kim K, Mangalaraj D, Yi J (2004) Low cost CBD ZnS antireflection coating on large area commercial mono-crystalline silicon solar cells. Appl Surf Sci 230:364–370
Soderstromn K, Haug FJ, Escarre J, Pahud C, Biron R, Ballif C (2011) Highly reflective nanotextured sputtered silver back reflector for flexible high-efficiency n–i–p thin-film silicon solar cells. Sol Energ Mater Sol Cells 95:3585–3591
Ghannam MY, Abouelsaood AA, Alomar AS, Poortmans J (2010) Analysis of thin-film silicon solar cells with plasma textured front surface and multi-layer porous silicon back reflector. Sol Energ Mater Sol Cells 94:850–856
Pillai S, Green MA (2010) Plasmonics for photovoltaic applications. Sol Energ Mater Sol Cells 94:1481–1486
Lahoz F, Perez-Rodriguez C, Hernandez SE, Martin IR, Lavin V, Rodriguez-Mendoza UR (2011) Upconversion mechanisms in rare-earth doped glasses to improve the efficiency of silicon solar cells. Sol Energ Mater Sol Cells 95:1671–1677
Trupke T, Green MA, Wurfel P (2002) Improving solar cell efficiencies by up-conversion of sub-band-gap light. J Appl Phys 92:4117
Temple TL, Mahanama GDK, Reehal HS, Bagnall DM (2009) Influence of localized surface Plasmon excitation in silver nanoparticles on the performance of silicon solar cells. Sol Energ Mater Sol Cells 93:1978–1985
Atwater HA, Polman A (2010) Plasmonics for improved photovoltaic devices. Nat Mater 9:205–213
Yu ET, Derkacs D, Lim SH, Matheu B, Schaadt M (2008) Plasmonic nanoparticle scattering for enhanced performance of photovoltaic and photodetector devices. Proc SPIE 7033:V–9
Pillai S, Catchpole KR, Trupke T, Green MA (2007) Surface plasmon enhanced silicon solar cells. J Appl Phys 101:093105
Schaadt DM, Feng B, Yu ET (2005) Enhanced semiconductor optical absorption via surface plasmon excitation in metal nanoparticles. Appl Phys Lett 86:063106
Stuart HR, Hall DG (1998) Island size effects in nanoparticles enhanced photodetectors. Appl Phys Lett 73:3815–3817
Aberle AG (2001) Overview on SiN surface passivation of crystalline silicon solar cells. Sol Energ Mater Sol Cells 65:239–248
Kreibig U, Vollmer M (1995) Optical properties of metal clusters. Springer, Berlin
Guler U, Turan R (2010) Effect of particle properties and light polarization on the plasmonic resonances in metallic nanoparticles. Opt Express 18:17322–17338
Wang C, Fang J, Jin Y, Cheng M (2011) Fabrication and surface-enhanced Raman scattering (SERS) of Ag/Au bimetallic films on Si substrates. Appl Surf Sci 258:1144–1148
Bohren CF, Huffman DR (2004) Absorption and scattering of light by small particles. Wiley, Weinheim
Mirin NA, Halas NJ (2009) Light-bending nanoparticles. Nano Lett 9:1255–1259
Beck FJ, Polman A, Catchpole KR (2009) Tunable light trapping for solar cells using localized surface plasmons. J Appl Phys 105:114310
Lim SH, Mar W, Derkacs D, Matheu D, Yu ET (2007) Photocurrent spectroscopy of optical absorption enhancement in silicon photodiodes via scattering from surface plasmon polaritons in gold nanoparticles. J Appl Phys 101:104309
Santbergen R, Liang R, Zeman M (2010) Application of plasmonic silver island films in thin-film silicon solar cells. Proc. 35th IEEE: 748
Ho C, Yeh D, Su V, Yang C, Yang P, Pu M, Kuan C, Cheng I, Lee S (2012) Plasmonic multilayer nanoparticles enhanced photocurrent in thin film hydrogenated amorphous silicon solar cells. J Appl Phys 112:023113
Eminian C, Haug FJ, Cubero O, Niquille X, Ballif C (2011) Photocurrent enhancement in thin film amorphous silicon solar cells with silver nanoparticles. Progr Photovolt 19:260
Moulin E, Sukmanowski J, Luo P, Carius R, Royer FX, Stiebig H (2008) Improved light absorption in thin-film silicon solar cells by integration of silver nanoparticles. J Non-Cryst Solids 354:2488–2491
Nasser H, Saleh ZM, Özkol E, Günoven M, Bek A, Turan R (2013) Fabrication of Ag nanoparticles embedded in Al:ZnO as potential light-trapping plasmonic interface for thin film solar cells. Plasmonics 8:1485–1492
Lükermanna B, Heinzmanna U, Stiebig U (2012) Plasmon induced NIR response of thin-film a-Si:H solar cells. Proc SPIE 8471:84710S–84711S
Catchpole KR, Polman A (2008) Design principles for particle plasmon enhanced solar cells. Appl Phys Lett 93:191113
Catchpole KR, Polman A (2008) Plasmonic solar cells. Opt Express 16:21799