|
N 002 |
Eimutis Juzeliūnas ✉ |
Fotoelektrocheminis silicio nusodinimas joniniuose skysčiuose |
Photoelectrochemical deposition of silicon from ionic liquids |
Temos aprašymas
Tyrimų objektas - fotoelektrocheminis silicio sluoksnių ir porėtų struktūrų formavimas joniniuose skysčiuose. Elektrocheminiai metodai palyginus su tradicine gamyba yra pranašesni dėl jų ekologiškumo, nulinės anglies emisijos, technologinio saugumo. Plonų Si sluoksnių elektronusodinimas gali pakeisti tradicinius daugiapakopius bei labai imlius energijai Si gamybos procesus, pasižyminčius taip pat ir aukšta CO2 emisija, kaip antai, karbotermine Si redukcija aukštose temperatūrose, produkto gryninimas, liejimas ir pjaustymas. Joniniai skysčiai pasižymi plačiu elektrocheminiu langu, atitinka aukštus sveikatos ir saugumo reikalavimus, jie yra nedegūs, netoksiški ir lengvai biodegraduoja. Tačiau, silicio nusodinimas iš joninių skysčių yra probleminis dėl žemo elektros laidumo kambario temperatūroje. Mes tirsime šviesa katalitintą silicio nusodinimą, panaudojant sąsėdį su n-p dopingo agentais bei metalų priedais. Rezultatai bus svarbūs daugelyje sričių: fotovoltaikoje, antiatspindzio dangų gamyboje, energijos kaupikliuose, baterijose, fotoelektrocheminėje vandenilio gamyboje iš vandens bei jutikliuose.
Theme description
The proposed field addresses the photo-electrochemical deposition of silicon and formation of porous structures in ionic liquids. The electrochemical methods offer advancement in environmentally friendly, carbon-free and secure technologies of silicon treatment. Electrodeposition of thin Si layers could replace traditional multiple processes of Si wafer fabrication, which include highly energy consuming steps with significant carbon footprint: carbo-thermic production of metal-grade silicon, upgrading to solar grade, ingot casting, and slicing. Opportunities provide ionic liquids (ILs) whose advantages include wide electrochemical window, high health and safety standards, non-flammability, non-toxicity and biodegradability. However, low electric conductivity of Si at room temperatures limits the electrodeposition process. We propose light-catalyzed electro-deposition of silicon from ILs. Si conductivity will also be increased by Si co-deposition with n-p dopants as well as alloying additives. The expected results are of great importance in numerous fields of application: formation of photoactive layers for PV devices, antireflection coatings, energy storage applications (batteries and super-capacitors), electrodes for photo-electrochemical hydrogen generation by water splitting and platforms for (bio)chemical sensors.