Environmentally friendly semiconductors: iron silicide nanostructures
Keywords in Hungarian
vékonyrétegek, nanoszerkezetek, önszerveződés, napelem anyagok
Keywords in English
thin film, nanostructures, self-assembly, solar cell materials
Discipline
Electronic Devices and Technologies (Council of Physical Sciences)
70 %
Physics (Council of Physical Sciences)
30 %
Ortelius classification: Surface physics
Panel
Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent
MTA Research Institute for Technical Physics and Materials Science
Participants
Dózsa, László Petö, Gábor
Starting date
2010-05-01
Closing date
2013-04-30
Funding (in million HUF)
3.075
FTE (full time equivalent)
2.78
state
closed project
Summary in Hungarian
A fotovoltaikus technológiák a Nap bőségesen rendelkezésre álló energiáját alkalmazzák és elhanyagolható a környezeti hatásuk. A napenergia gyakorlati felhasználása néhány megoldandó problémát vet fel. A napelemek jövőbeli gyártási folyamatának: (i) környezetbarátnak kell lennie, kerülvén a mérgező anyagokat, (ii) olyan kémiai elemeket kell használnia, amelyek bőségesen előfordulnak a földkéregben, és (iii) költség hatékonynak kell lennie, pl. félvezető minőségű szilícium helyett napelem minőségű Si-t kell használnia fém-szennyezőkkel. A β-FeSi2-t javasolják jövőbeli lehetséges napelem anyagnak, ami két bőségesen rendelkezésre álló és nem mérgező komponensből áll. A β-FeSi2 napelemek elméleti hatásfoka 23%. A β-FeSi2 vékonyrétegeknek, és a napelem minőségű szilíciumba ágyazott β-FeSi2 nanorészecskéknek is van potenciális felhasználási lehetőségük a fotovoltaikus technológiában. A jelen projektjavaslat megvalósítása során vas-szilicid nanoszerkezeteket szándékozunk készíteni hagyományos vékonyréteg technológiai berendezésekben, részben önszerveződési folyamatokkal, és vizsgálni kívánjuk ezek tulajdonságait, úgymint a fázis kialakulást, a morfológiát, az elektromos jellemzőket és az elektronszerkezetet. A kapott mérési eredmények új utakat mutatnak a következő lépések irányába, hogy optimalizálni tudjuk a kialakult nanoobjektumok, – amelyek lehetnek vékonyrétegek és nanorészecskék, -tulajdonságait. Mintakészítéshez UHV párologtatókat, lézeres és ionos felületmódosítást, a minták jellemzésére RHEED, XPS, UPS SEM, AFM, és elektromos méréseket (I-V, C-V, DLTS) szándékozunk használni. Végül, az összegyűjtött megfigyelésekre alapozva, meg szeretnénk alkotni vas-szilicid nanoszerkezetek kialakulásának egységes leírását.
Summary
Photovoltaic technology use the abundant energy of the sun, and it has negligible impact on the environment. The practical realization of the use of solar energy has some problems to solve. The future manufacturing process of solar cells should be: (i) environmentally friendly, avoiding toxic materials (ii) have to use chemical elements, which are found abundant in the earth crust and (iii) cost effective, e.g. this should apply solar grade silicon with metal impurities instead of semiconductor grade Si. As a possible material for future solar cells β-FeSi2 was suggested that consists of two abundant and nontoxic elements. The theoretical efficiency of β-FeSi2 solar cells is 23%. Both β-FeSi2 layers and β-FeSi2 nanoparticles in solar grade silicon have potential applications in photovoltaic technology. During realization of the recent proposal we intend to prepare iron silicide nanostructures in traditional thin film technology equipments, partially by self-assembly process, and to investigate their properties, like phase formation, morphology, electronic properties and electronic structure. The results of the measurements open new roads for the next steps in order to optimize the features of the evolved nanoobjects, which might be thin films or nanoparticles. UHV evaporators, laser and ion surface modifications are intended to use for sample preparation and RHEED, XPS, UPS SEM, AFM, and electronic measurements (I-V, C-V, DLTS) for characterization. At the end, on the ground of the collected observations we are going to create a standardized description of the iron silicide nanostructure formation.
