Graded composition semiconductor-core glass fibers for Solar Energy

Prosjektetets spesifikke mål var produksjonen av Silisium-Germanium (SiGe) halvelederkjernefibre ved å studere ulike behandlingsmåter for å oppnå ønsket segregering av grunnstoffene og å undersøke deres bruk som solceller. Vi har vist at grunnstoffene kan fordeles ved bruk av lasersystemer som kan oppskalerers for kommersielt bruk. Samlingen/segregeringen av Ge fører til et bredere absorpsjonsspektrum, og innledende målinger viser at fibrene kan brukes som elektriske dioder. Ved å demonstrere lokale endringer av elektroniske energinivåer i fibrene har vi samtidig vist at fibrene kan ha potensiell nytte som fokuserende element i multimodefibre; at bruken av legeringer senker produksjonstemperaturen av enkeltkrystallinske materialer; gjort innledende studier på bulk-formasjon av radielle Ge-strukturer som vil påvirke anvendelser for midt-infrarød- og terahertz-stråling. Prosjektet har så langt produsert 17 (fagfellevurderte) artikler i internasjonale tidsskrift, inkludert et «invited review»; over 25 konferansepresentasjoner, de fleste som inviterte presentasjoner; samt prøveutveksling og samarbeid med forskningsinstitusjoner i Sverige, USA, Canada, Taiwan, England og Singapore. Prosjektet har også ført til grunnleggelsen av et norsk-basert solcellefirma med kunder i EU. Én post doc, én PhD-stipendiat, og 4 masterstudenter har jobbet med utviklingen av denne teknologien. To av masterstudentene har fortsatt arbeidet innen relaterte fagfelt som PhD-stipendiater. Eksterne brukere finansiert av den norske stat har også hatt tilgang til laboratoriet og har fått opplæring om materialer og teknikker. Laboratoriet er nå klargjort for videre produktuvikling.

Outcomes achieved include demonstration of new methods for semiconductor processing, and increased visibility of the Norwegian research community on the international stage. A start-up company is the biggest external stakeholder of our research, with patents and activity developing in parallel with this project. Potential impacts include a new generation of flexible silicon-based solar cells, applicable as window shades or vehicle and building roof panels, to increase integration of the energy and other sectors of the economy. The project has resulted in production of 17 refereed articles in international journals, in over 25 conference presentations, (most as invited talks) as well as sample exchange and collaborations with institutions in Sweden, the USA, Canada, Taiwan, England and Singapore. A post doc as well as a PhD and 4 Masters students have been trained in this technology, with two of the MS students subsequently joining PhD programs in related areas.

The development of solar energy is a societal mandate in order to preserve the environment. This requires highly efficient, sustainable and low cost solar cells. Our program is aimed at the production of solar cells with both improved efficiency and lowered production energy and centers on nanostructured, environmentally benign semiconductor alloys. We will use a newly developed route to the one-step production of wires with dimensions needed for new ultrathin cells, characterize the link between internal nanostructure and properties, and make prototype devices. This program will test a new method for reduction of solar cell production cost while leveraging existing Norwegian semiconductor expertise to expand their product offerings and customer base.