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Fabrication of Large Area High Density, Ultra-Low Reflection Silicon Nanowire Arrays for Efficient Solar Cell Applications

引用

Nano Research 2011年第11期4卷 1136-1143页

作者： Subramani Thiyagu B. Parvathy Devi Zingway Pei Graduate Institute of Optoelectronic Engineeringi Department of Electdcal Engineeringi Chung Hsing University Taichung 40227Taiwan China

High density vertically aligned and high aspect ratio silicon nanowire （SiNW） arrays have been fabricated on a Si substrate using a template and a catalytic etching process. The template was formed from polystyrene （PS） nanospheres with diameter 30-50 nm and density 10^10/cm^2, produced by nanophase separation of PS-containing block-copolymers. The length of the SiNWs was controlled by varying the etching time with an etching rate of 12.5 nm/s. The SiNWs have a biomimetic structure with a high aspect ratio （-100）, high density, and exhibit ultra-low reflectance. An ultra-low reflectance of approximately 0.1% was achieved for SiNWs longer than 750 nm. Well-aligned SiNW/poly（3,4-ethylenedioxy-thiophene）：poly（styrenesulfonate）（PEDOT：PSS） heterojunction solar cells were fabricated. The n-type silicon nanowire surfaces adhered to PEDOT：PSS to form a core-sheath heterojunction structure through a simple and efficient solution process. The large surface area of the SiNWs ensured efficient collection of photogenerated carriers. Compared to planar cells without the nanowire structure, the SiNW/PEDOT：PSS heterojunction solar cell exhibited an increase in short-circuit current density from 2.35 mA/cm^2 to 21.1 mA/cm^2 and improvement in power conversion efficiency from 0.4% to 5.7%.

关键词： Ultra-low reflection silicon nanowire polystyrene nanosphere heterojunction solar cell

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