سنتز نانوهرم هاي وارونه سيليكوني و مطالعه رفتار خود تميزشوندگي آنها

Synthesis of the Silicon Inverted Nano- Pyramid and Study of Their Self- Cleaning Behavior

در اين پژوهش، سنتز نانوهرم هاي وارونه روي بستر سيليكوني تك بلوري بررسي شد. اين ساختارها طي فرايند MACE و با استفاده از فلز مس در محلول نيترات مس، هيدروژن پراكسايد و هيدروفلويوريك اسيد در زمان هاي زدايش مختلف تهيه شدند. نتايج بهدست آمده از تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي گسيل ميداني نشان دادند كه زمان، فاكتور مهمي در شكل گيري نانوساختارهاي هرم وارونه بوده و با افزايش زمان سنتز، ساختارها به مرور از بين مي رود. پس از سنتز، برخي از نمونه ها به مدت يك دقيقه در محلول پتاسيم هيدروكسيد دو درصد و شش درصد ايزوپروپيل الكل شدند كه سبب شكل گيري هرم هاي نانومتري در كنار نانوهرم هاي وارونه روي سطح سيليكون شد. رفتار خود تميزشوندگي سطح سيليكون تحت تاثير اين ساختارهاي تركيبي قرار گرفت. براي بررسي مشخصه هاي بلوري ساختارهاي سنتز شده از الگوي پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. به علاوه رفتار خود تميزشوندگي نمونه ها مطالعه شد. نتايج نشان داد كه نانو هرم هاي وارونه رفتار آب دوستي سطح سيليكوني را تقويت مي كنند درحالي كه پس زدايش، رفتار آب گريزي سطح را بهبود مي دهد. اين ساختارها با توجه به داشتن خاصيت جذب نور و رفتار خود تميزشوندگي مناسب، مي توانند در بهبود عملكرد سلول هاي خورشيدي مورد استفاده قرار گيرند.

In this paper, synthesis of inverted nano-pyramids on a single crystal silicon surface through a simple and cost-effective wet chemical method is surveyed. These structures were synthesized by MACE process using Cu as the assisted metal in the solution of copper nitrate, hydrogen peroxide and hydrofluoric acid for different etching times. FE-SEM images of the samples show that time is an important factor in the formation of silicon inverted nano-pyramids and by extending synthesis time the structures gradually fade. After synthesis, some samples were etched in KOH 2% and IPA 6% for one minute which resulted in formation of nano-pyramids besides inverted nano-pyramids on the silicon surface. Formation of these combinational structures affected the self-cleaning behavior of the silicon surface. X-ray diffraction (XRD) was utilized for studying the crystalline characteristics of the synthesized structures. Moreover, the self-cleaning behavior of them was studied using the contact angle goniometer. The results showed that the inverted nano-pyramids improve the hydrophilic behavior of the silicon surface while post-synthesized etching improves the hydrophobic behavior of the surface. These textures improve the performance of solar cells due to their self-cleaning and light adsorption properties