Xem mẫu
-
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIỆN CÔNG NGHỆ NANO
BÙI THANH TÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SỢI NANO SILIC HƢỚNG TỚI
ỨNG DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC VẬT LIỆU
TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIỆN CÔNG NGHỆ NANO
BÙI THANH TÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SỢI NANO SILIC HƢỚNG TỚI
ỨNG DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI
Ngành:
Khoa học Vật liệu
Mã số ngành:
62 44 01 22
Phản biện 1:
GS. TSKH. Lưu Cẩm Lộc
Phản biện 2:
GS. TS. Nguyễn Cửu Khoa
Phản biện 3:
PGS. TS. Phan Bách Thắng
Phản biện độc lập 1:
PGS. TS. Phạm Đức Thắng
Phản biện độc lập 2:
PGS. TS. Phạm Thu Nga
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Đặng Mậu Chiến
2. GS. TS. Bernard Drevillon
TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc nhất đến các thầy hướng dẫn, PGS.TS. Đặng Mậu Chiến
(Viện Công nghệ Nano, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh), GS. Bernard Drevillon
(Đại Học Bách Khoa Paris, Pháp) - đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất cho tôi thực hiện Luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giảng dạy chương trình Việt Pháp, Đại Học Bách
Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh và chương trình đào tạo trình độ Tiến Sĩ
ngành “Khoa Học Vật Liệu”, được phối hợp giữa Viện Công nghệ Nano và Trường Đại
học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, đã truyền thụ những kiến
thức khoa học cơ sở trong suốt quá trình học, giúp tôi tiếp cận nghiên cứu một cách dễ
dàng.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc Viện Công nghệ Nano, các thành viên trong
nhóm nghiên cứu “Solar Cell”, các anh chị em đồng nghiệp cơ quan đã giúp đỡ tôi trong
quá trình hoàn thành Luận án này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến cha mẹ, gia đình và bạn bè đã luôn
luôn bên cạnh, tạo mọi điều kiện, động viên giúp tôi vững tâm tập trung học tập và hoàn
thành Luận án này.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Đặng Mậu Chiến và GS. TS. Bernard Drevillon. Các số liệu, hình vẽ, đồ thị
và các bảng biểu liên quan đến các kết quả tôi thu được trong Luận án này là hoàn toàn
trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình khoa học
nào mà tôi không tham gia.
Tp. HCM, ngày 22 tháng 02 năm 2017
Tác giả
Bùi Thanh Tùng
MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................... 1
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...................................................................................................5
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .............................................................................................. 9
BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT .................................................................................10
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................11
CHƢƠNG 1 ...................................................................................................................... 13
TỔNG QUAN ...................................................................................................................13
1.1 Các cấu trúc pin năng lƣợng mặt trời......................................................................13
1.2 Hạt nano kim loại – hạt nano vàng sử dụng làm mặt nạ cho quá trình khắc sâu
ion phản ứng .....................................................................................................................16
1.2.1 Các hiệu ứng đặc biệt của hạt nano kim loại ................................................................. 16
1.2.1.1 Hiệu ứng bề mặt .................................................................................................. 16
1.2.1.2 Hiệu ứng kích thước ............................................................................................. 16
1.2.1.3 Hiệu ứng plasmon ................................................................................................ 16
1.2.2 Lý do lựa chọn hạt nano vàng làm mặt nạ cho quá trình khắc sâu tạo sợi nano silic .... 17
1.2.2.1 Những thuận lợi về tính chất vật lý - quang học của vàng và hạt nano vàng...... 18
1.2.2.2 Sử dụng hiệu ứng plasmon ................................................................................... 18
1.2.3 Các quy trình tổng hợp hạt nano vàng ........................................................................... 21
1.2.3.1 Quy trình khử hoá học ........................................................................................ 21
1.2.3.2 Quy trình Turkevich ............................................................................................ 21
1.2.3.3 Quy trình Brust.................................................................................................... 21
1.2.3.4 Quy trình Martin .................................................................................................. 22
1.2.4 Quy trình tạo hạt nano vàng kết hợp giữa bốc bay và gia nhiệt – làm lạnh nhanh ....... 22
1.3 Chế tạo sợi nano silic .................................................................................................22
1.3.1 Phương pháp bottom-up ................................................................................................ 23
1.3.2 Phương pháp top-down .................................................................................................. 24
1.3.3 Phương pháp khắc sâu ion phản ứng (Deep Reactive Ion Etching - DRIE).................. 27
1.3.3.1 Quy trình khắc sâu đông lạnh ............................................................................. 28
1.3.3.2 Quy trình Bosch .................................................................................................. 28
1.3.3.3 Ảnh hưởng của các thông số trong quá trình khắc sâu ....................................... 28
1
nguon tai.lieu . vn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIỆN CÔNG NGHỆ NANO
BÙI THANH TÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SỢI NANO SILIC HƢỚNG TỚI
ỨNG DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC VẬT LIỆU
TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIỆN CÔNG NGHỆ NANO
BÙI THANH TÙNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SỢI NANO SILIC HƢỚNG TỚI
ỨNG DỤNG TRONG PIN MẶT TRỜI
Ngành:
Khoa học Vật liệu
Mã số ngành:
62 44 01 22
Phản biện 1:
GS. TSKH. Lưu Cẩm Lộc
Phản biện 2:
GS. TS. Nguyễn Cửu Khoa
Phản biện 3:
PGS. TS. Phan Bách Thắng
Phản biện độc lập 1:
PGS. TS. Phạm Đức Thắng
Phản biện độc lập 2:
PGS. TS. Phạm Thu Nga
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Đặng Mậu Chiến
2. GS. TS. Bernard Drevillon
TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc nhất đến các thầy hướng dẫn, PGS.TS. Đặng Mậu Chiến
(Viện Công nghệ Nano, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh), GS. Bernard Drevillon
(Đại Học Bách Khoa Paris, Pháp) - đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất cho tôi thực hiện Luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giảng dạy chương trình Việt Pháp, Đại Học Bách
Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh và chương trình đào tạo trình độ Tiến Sĩ
ngành “Khoa Học Vật Liệu”, được phối hợp giữa Viện Công nghệ Nano và Trường Đại
học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, đã truyền thụ những kiến
thức khoa học cơ sở trong suốt quá trình học, giúp tôi tiếp cận nghiên cứu một cách dễ
dàng.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc Viện Công nghệ Nano, các thành viên trong
nhóm nghiên cứu “Solar Cell”, các anh chị em đồng nghiệp cơ quan đã giúp đỡ tôi trong
quá trình hoàn thành Luận án này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến cha mẹ, gia đình và bạn bè đã luôn
luôn bên cạnh, tạo mọi điều kiện, động viên giúp tôi vững tâm tập trung học tập và hoàn
thành Luận án này.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Đặng Mậu Chiến và GS. TS. Bernard Drevillon. Các số liệu, hình vẽ, đồ thị
và các bảng biểu liên quan đến các kết quả tôi thu được trong Luận án này là hoàn toàn
trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình khoa học
nào mà tôi không tham gia.
Tp. HCM, ngày 22 tháng 02 năm 2017
Tác giả
Bùi Thanh Tùng
MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................... 1
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...................................................................................................5
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .............................................................................................. 9
BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT .................................................................................10
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................11
CHƢƠNG 1 ...................................................................................................................... 13
TỔNG QUAN ...................................................................................................................13
1.1 Các cấu trúc pin năng lƣợng mặt trời......................................................................13
1.2 Hạt nano kim loại – hạt nano vàng sử dụng làm mặt nạ cho quá trình khắc sâu
ion phản ứng .....................................................................................................................16
1.2.1 Các hiệu ứng đặc biệt của hạt nano kim loại ................................................................. 16
1.2.1.1 Hiệu ứng bề mặt .................................................................................................. 16
1.2.1.2 Hiệu ứng kích thước ............................................................................................. 16
1.2.1.3 Hiệu ứng plasmon ................................................................................................ 16
1.2.2 Lý do lựa chọn hạt nano vàng làm mặt nạ cho quá trình khắc sâu tạo sợi nano silic .... 17
1.2.2.1 Những thuận lợi về tính chất vật lý - quang học của vàng và hạt nano vàng...... 18
1.2.2.2 Sử dụng hiệu ứng plasmon ................................................................................... 18
1.2.3 Các quy trình tổng hợp hạt nano vàng ........................................................................... 21
1.2.3.1 Quy trình khử hoá học ........................................................................................ 21
1.2.3.2 Quy trình Turkevich ............................................................................................ 21
1.2.3.3 Quy trình Brust.................................................................................................... 21
1.2.3.4 Quy trình Martin .................................................................................................. 22
1.2.4 Quy trình tạo hạt nano vàng kết hợp giữa bốc bay và gia nhiệt – làm lạnh nhanh ....... 22
1.3 Chế tạo sợi nano silic .................................................................................................22
1.3.1 Phương pháp bottom-up ................................................................................................ 23
1.3.2 Phương pháp top-down .................................................................................................. 24
1.3.3 Phương pháp khắc sâu ion phản ứng (Deep Reactive Ion Etching - DRIE).................. 27
1.3.3.1 Quy trình khắc sâu đông lạnh ............................................................................. 28
1.3.3.2 Quy trình Bosch .................................................................................................. 28
1.3.3.3 Ảnh hưởng của các thông số trong quá trình khắc sâu ....................................... 28
1