Спосіб одержання поверхневої функціональної нанотекстури

Спосіб одержання поверхневої функціональної нанотекстури, при якому пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, після промивки створену поверхневу текстуру заповнюють пористим органічним кремнієм, яку піддають ультразвуковій обробці, який відрізняється тим, що додатково на поверхневу текстуру газотранспортною реакцією наносять кремнієві ниткоподібні нанокристали. (19) (21) u201106810 (22) 30.05.2011 (24) 26.12.2011 (46) 26.12.2011, Бюл.№ 24, 2011 р. (72) ДРУЖИНІН АНАТОЛІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЄРОХОВ ВАЛЕРІЙ ЮРІЙОВИЧ, ОСТРОВСЬКИЙ ІГОР ПЕТРОВИЧ, НІЧКАЛО СТЕПАН ІГОРОВИЧ, ХОВЕРКО ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" 3 Перевагою поверхневої текстури з ниткоподібними нанокристалами кремнію є збільшення поглинання світлового потоку за рахунок більш розвинутої поверхні, яка може регулюватися технологічно висотою, щільністю та густиною ниткоподібних нанокристалів кремнію. Виготовлення поверхневої функціональної нанотекстури технологією ультразвукової обробки пористого органічного кремнію (ПОК) є значно простішим і не вимагає складного устаткування, що в свою чергу спрощує технологію виготовлення ФЕП і сприяє зменшенню собівартості. Таким чином, використання кремнієвих ниткоподібних нанокристалів додатково на поверхневій текстурі дає можливість виключити у технологічному процесі дорогі технологічні операції (фотолітографія та ін.), збільшити поглинання світлового потоку за рахунок більш розвинутої поверхні ниткоподібних нанокристалів кремнію, що є необхідною умовою для створення на їх основі сучасних конкурентноздатних фотоелектричних перетворювачів - сонячних елементів. Поверхнева текстура з зародками ниткоподібних нанокристалів кремнію збільшує поглинання світлового потоку за рахунок більш розвинутої наноповерхні і простоти технологічних операцій. Проста та ефективна ультразвукова обробка поверхні приводить до перетворення нанесеного звичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридний нанопористий функціональний матеріал. Вона характеризується пониженим інтегральним коефіцієнтом відбиття світлового потоку від поверхні і також добре піддається подальшій технологічній обробці з метою отримання кінцевого приладу. Кінцевим технологічним кроком є ультразвукова обробка гелієвого розчину для перетворення звичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридний нанопористий функціональний матеріал. Функціональний гібридний нанопористий матеріал антивідбивної поверхні є сучасним рівнем наноелектроніки для ФЕП, так як не тільки піднімає ефективність світловідбиваючої характеристики поверхні, а функціонально може бути використаний для багатьох напрямків розвитку фотоелектрики в майбутньому. Використання запропонованого способу одержання текстури приводить до швидкого отримання функціональної нанотекстурованої поверхні кремнієвої пластини нового типу, яка характеризується довільно впорядкованим розташуванням на ній ансамблів зародків ниткоподібних нанокристалів, заповненим функціональним нанопористим органічним кремнієм, без кристалографічних граней та ребер між комірками. Крім цього, такий спосіб має наступні переваги: - дозволяє виключити технологічні операції полірування поверхні, фотолітографії та термічного окислення, а також перемішування розчину; - заповнення ансамбля зародків ниткоподібних нанокристалів, заповненим функціональним нанопористим органічним кремнієм з ультразвуковою обробкою приводить до створення функціональної нанотекстурованої поверхні з пониженим коефіцієнтом відбивання; 66137 4 - простота отримання і дешевизна нанесення ПОК на попередньостворену поверхню з ниткоподібними нанокристалами є вагомою перевагою запропонованого способу; - проста та ефективна ультразвукова обробка є методом перетворення звичайного кремнійорганічного матеріалу в функціональний гібридний нанопористий матеріал; - функціональний гібридний нанопористий матеріал антивідбивної поверхні є сучасним рівнем наноелектроніки для ФЕП, так як не тільки піднімає ефективність світловідбиваючої характеристики поверхні, а функціонально може бути використаний для багатьох напрямків розвитку фотоелектрики в майбутньому; - перевагою ниткоподібних нанокристалів кремнію є збільшення поглинання світлового потоку за рахунок більш розвинутої поверхні ниткоподібних нанокристалів кремнію, яка може регулюватися технологічно висотою, щільністю та густиною ниткоподібних нанокристалів кремнію. У представленому способі одержання поверхневої функціональної нанотекстури на поверхні кремнію створюють зародки ниткоподібних нанокристалів [N. Wang, Y. Cai, R.Q. Zhang Growth of nanowires // Materials Science and Engineering R 60 (2008) 1-51]. На Фіг. 1. представлена поверхня кремнію з ниткоподібними нанокристалами. На Фіг. 2 представлено мікрофотографію елементу ниткоподібного нанокристалу кремнію. Фаза ниткоподібних нанокристалів на Фіг. 1. вирощена у вигляді зародкової стадії, яка дозволяє вільно регулювати висоту поверхневої нанотекстури, при якій нанесений пористий органічний кремній вільно заповнює всю отриману поверхню з кремнієвими ниткоподібними нанокристалами. Мікрофотографія Фіг. 2 дозволяє у трьох вимірах моделювати відбивну здатність текстури, збільшуючи висоту та діаметр зародкового функціонального елемента ниткоподібних нанокристалів поверхневої текстури кремнію. Елемент являє собою монозародок ниткоподібних нанокристалів кремнію. Спосіб одержання поверхневої функціональної нанотекстури здійснюють так: пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, промивають, на поверхневу текстуру газотранспортною реакцією наносять кремнієві ниткоподібні нанокристали, заповнюють пористим органічним кремнієм та піддають ультразвуковій обробці для перетворення звичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридний нанопористий функціональний матеріал, що забезпечує максимальне поверхневе поглинання світлового потоку, який падає на поверхню пластини. Перед кінцевим технологічним кроком є часткове (від 25 % до 75 %) висушування гелієвого розчину [Слинякова И.Б., Кремнийорганические адсорбенты. Получение, свойства, применение. "Наукова Думка". - К., 1987. - С. 26-32, 107-113], який знаходиться в елементарних комірках кислотної текстури. Він може проводитись як хімічним так і термічним способом і забезпечує високу ад 5 гезію ПОК до внутрішньої поверхні комірок кислотної текстури, одночасно піднімаючи ефективність світловідбиваючої характеристики поверхні. Кінцевим технологічним кроком є ультразвукова обробка гелієвого розчину для перетворення звичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридний нанопористий функціональний матеріал. Функціональний Комп’ютерна верстка Л. Купенко 66137 6 гібридний нанопористий матеріал антивідбивної поверхні є сучасним рівнем наноелектроніки для ФЕП, так як не тільки піднімає ефективність світловідбиваючої характеристики поверхні, а функціонально може бути використаний для багатьох напрямків розвитку фотоелектрики в майбутньому. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601