Mechanisms of enhanced optical absorption for ultrathin silicon solar microcells with an integrated nanostructured backside reflector

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 5, Issue 10, 2013, Pages 4239-4246

  Corcoran, Christopher J ^a   Kang, Somi ^b   Li, Lanfang ^b   Guo, Xiaoying ^a,b   Chanda, Debashis ^c   Nuzzo, Ralph G ^a,b  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

^b University of Illinois at Urbana Champaign   (United States)

^c UNIVERSITY OF CENTRAL FLORIDA   (United States)

Author keywords

light trapping; optical nanostructures; photovoltaics

Indexed keywords

COMPUTATIONAL MODELING; ENHANCED LIGHT ABSORPTIONS; EXPERIMENTAL MEASUREMENTS; LIGHT-TRAPPING; OPTICAL ENHANCEMENTS; OPTICAL NANOSTRUCTURES; PHOTOVOLTAICS; PLASMONIC INTERACTIONS;

LIGHT ABSORPTION; SILICON;

REFLECTION;

EID: 84878310008     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am400408g     Document Type: Article

References (53)

1. Ceccaroli, B.; Lohne, O. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2 nd ed.; Luque, A., Hegedus, S., Eds.; John Wiley & Sons: West Sussex, U.K., 2011; p 169.
2. Green, M. A.; Keevers, M. J. Prog. Photovoltaics 1995, 3, 189
3. Jacoboni, C.; Canali, C.; Ottaviani, G.; Quaranta, A. A. Solid-State Electron. 1977, 20, 77
4. Bagnall, D. M.; Boreland, M. Energy Policy 2008, 36, 4390
5. Atwater, H. A.; Polman, A. Nat. Mater. 2010, 9, 865
6. Yoon, J.; Baca, A. J.; Park, S.-I.; Elvikis, P.; Geddes, J. B.; Li, L.; Kim, R. H.; Xiao, J.; Wang, S.; Kim, T.-H.; Motala, M. J.; Ahn, B. Y.; Duoss, E. B.; Lewis, J. A.; Nuzzo, R. G.; Ferreira, P. M.; Huang, Y.; Rockett, A.; Rogers, J. A. Nat. Mater. 2008, 7, 907
7. Yablonovitch, E.; Cody, G. D. IEEE Trans. Electron Devices 1982, 29, 300
8. Shir, D.; Yoon, J.; Chanda, D.; Ryu, J. H.; Rogers, J. A. Nano Lett. 2010, 10, 3041
9. Guo, X. Y.; Li, H.; Ahn, B. Y.; Duoss, E. B.; Hsia, K. J.; Lewis, J. A.; Nuzzo, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 20149
10. Yoon, J.; Li, L. F.; Semichaevsky, A. V.; Ryu, J. H.; Johnson, H. T.; Nuzzo, R. G.; Rogers, J. A. Nat. Commun. 2011, 2, 343
11. Ferry, V. E.; Munday, J. N.; Atwater, H. A. Adv. Mater. 2010, 22, 4794
12. Ferry, V. E.; Sweatlock, L. A.; Pacifici, D.; Atwater, H. A. Nano Lett. 2008, 8, 4391
13. Ferry, V. E.; Verschuuren, M. A.; van Lare, M. C.; Schropp, R. E. I.; Atwater, H. A.; Polman, A. Nano Lett. 2011, 11, 4239
14. Pillai, S.; Beck, F. J.; Catchpole, K. R.; Ouyang, Z.; Green, M. A. J. Appl. Phys. 2011, 109 073105
15. Pillai, S.; Green, M. A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 1481
16. Wang, C. C. D.; Choy, W. C. H.; Duan, C. H.; Fung, D. D. S.; Sha, W. E. I.; Xie, F. X.; Huang, F.; Cao, Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 1206
17. Grandidier, J.; Callahan, D. M.; Munday, J. N.; Atwater, H. A. Adv. Mater. 2011, 23, 1272
18. Yao, Y.; Yao, J.; Narasimhan, V. K.; Ruan, Z. C.; Xie, C.; Fan, S. H.; Cui, Y. Nat. Commun. 2012, 3 664 10.1038/ncomms1664
19. Han, S. E.; Chen, G. Nano Lett. 2010, 10, 4692
20. Mavrokefalos, A.; Han, S. E.; Yerci, S.; Branham, M. S.; Chen, G. Nano Lett. 2012, 12, 2792
21. Jeong, S.; Wang, S.; Cui, Y. J. Vac. Sci. Technol., A 2012, 30, 060801
22. Kelzenberg, M. D.; Boettcher, S. W.; Petykiewicz, J. A.; Turner-Evans, D. B.; Putnam, M. C.; Warren, E. L.; Spurgeon, J. M.; Briggs, R. M.; Lewis, N. S.; Atwater, H. A. Nat. Mater. 2010, 9, 239
23. Garnett, E.; Yang, P. Nano Lett. 2010, 10, 1082
24. Ferry, V. E.; Verschuuren, M. A.; Li, H. B. T.; Verhagen, E.; Walters, R. J.; Schropp, R. E. I.; Atwater, H. A.; Polman, A. Opt. Express 2010, 18, A237
25. Maria, J.; Truong, T. T.; Yao, J. M.; Lee, T. W.; Nuzzo, R. G.; Leyffer, S.; Gray, S. K.; Rogers, J. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10493
26. Yao, J. M.; Le, A. P.; Gray, S. K.; Moore, J. S.; Rogers, J. A.; Nuzzo, R. G. Adv. Mater. 2010, 22, 1102
27. Zeng, L.; Yi, Y.; Hong, C.; Liu, J.; Feng, N.; Duan, X.; Kimerling, L. C.; Alamariu, B. A. Appl. Phys. Lett. 2006, 89 111111 10.1063/1.2349845
28. Sheng, X.; Liu, J. F.; Kozinsky, I.; Agarwal, A. M.; Michel, J.; Kimerling, L. C. Adv. Mater. 2011, 23, 843
29. Battaglia, C.; Hsu, C. M.; Soderstrom, K.; Escarre, J.; Haug, F. J.; Charriere, M.; Boccard, M.; Despeisse, M.; Alexander, D. T. L.; Cantoni, M.; Cui, Y.; Ballif, C. ACS Nano 2012, 6, 2790
30. Hsu, C. M.; Battaglia, C.; Pahud, C.; Ruan, Z. C.; Haug, F. J.; Fan, S. H.; Ballif, C.; Cui, Y. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 628
31. Curtin, B.; Biswas, R.; Dalal, V. Appl. Phys. Lett. 2009, 95.
32. Zeng, L.; Bermel, P.; Yi, Y.; Alamariu, B. A.; Broderick, K. A.; Liu, J.; Hong, C.; Duan, X.; Joannopoulos, J.; Kimerling, L. C. Appl. Phys. Lett. 2008, 93 231102 10.1063/1.3269593
33. Hecht, E. Optics, 4 th ed.; Addison Wesley: San Francisco, CA, 2002.
34. Fung, D. D. S.; Qiao, L.; Choy, W. C. H.; Wang, C.; Sha, W. E. I.; Xie, F.; He, S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 16349
35. Feng, X.; Meitl, M. A.; Bowen, A. M.; Huang, Y.; Nuzzo, R. G.; Rogers, J. A. Langmuir 2007, 23, 12555
36. Kim, S.; Wu, J. A.; Carlson, A.; Jin, S. H.; Kovalsky, A.; Glass, P.; Liu, Z. J.; Ahmed, N.; Elgan, S. L.; Chen, W. Q.; Ferreira, P. M.; Sitti, M.; Huang, Y. G.; Rogers, J. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 17095
37. Meitl, M. A.; Zhu, Z. T.; Kumar, V.; Lee, K. J.; Feng, X.; Huang, Y. Y.; Adesida, I.; Nuzzo, R. G.; Rogers, J. A. Nat. Mater. 2006, 5, 33
38. Baca, A. J.; Meitl, M. A.; Ko, H. C.; Mack, S.; Kim, H. S.; Dong, J. Y.; Ferreira, P. M.; Rogers, J. A. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3051
39. Meitl, M. A.; Feng, X.; Dong, J. Y.; Menard, E.; Ferreira, P. M.; Huang, Y. G.; Rogers, J. A. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 083110
40. Korotcenkov, G.; Cho, B. K. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2010, 35, 153
41. Yao, J. M.; Stewart, M. E.; Maria, J.; Lee, T. W.; Gray, S. K.; Rogers, J. A.; Nuzzo, R. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5013
42. Rockett, A. The Materials Science of Semiconductors; Springer: New York, 2008.
43. Gary, S. K.; Kupka, T. Phys. Rev. B 2003, 68, 045415
44. Emery, K. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2 nd ed.; Luque, A.; Hegedus, S., Eds.; John Wiley & Sons: West Sussex, U.K., 2011; p 797.
45. Nelson, J. Physics of Solar Cells; Imperial College Press: London, 2003.
46. Green, M. A. Semicond. Sci. Technol. 1993, 8, 1
47. Wenham, S. R.; Green, M. A. Prog. Photovoltaics 1996, 4, 3
48. Mulvaney, P. Langmuir 1996, 12, 788
49. Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410
50. Gao, H. W.; Henzie, J.; Lee, M. H.; Odom, T. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 20146
51. Suwito, D.; Jager, U.; Benick, J.; Janz, S.; Hermle, M.; Glunz, S. W. IEEE Trans. Electron Devices 2010, 57, 2032
52. Ok, Y. W.; Kang, M. G.; Kim, D.; Lee, J. C.; Yoon, K. H. Curr. Appl. Phys. 2009, 9, 1186
53. Swanson, R. M.; Beckwith, S. K.; Crane, R. A.; Eades, W. D.; Kwark, Y. H.; Sinton, R. A.; Swirhun, S. E. IEEE Trans. Electron Devices 1984, 31, 661