211service.com
Wyboiste powłoki dla lepszych ogniw słonecznych
Przewody, pory, nierówności i inne tekstury w nanoskali mogą radykalnie poprawić wydajność ogniw słonecznych, wyświetlaczy, a nawet powłok samoczyszczących. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali prostszy i tańszy sposób na dodawanie tych funkcji do dużych powierzchni.
Rozmaz nanosfery: Użycie wirującego pręta do osadzania zawiesiny atramentu nanosfer krzemionkowych to prosty sposób na stworzenie nierównych, nanoteksturowych powłok, takich jak te trzy.
Struktury w nanoskali oferują szczególne zalety w urządzeniach oddziałujących ze światłem. Na przykład cienkowarstwowe ogniwo słoneczne pokryte wykładziną z nanofilarów jest bardziej wydajne, ponieważ filary pochłaniają więcej światła i przekształcają go w energię elektryczną. Inne tekstury w nanoskali oferują podobne zalety w urządzeniach optycznych, takich jak podświetlenie wyświetlacza.
Problem polega na skalowaniu do dużych obszarów, mówi Yi Cui , profesora materiałoznawstwa i inżynierii w Stanford, który kierował nową pracą. Wiele metod jest naprawdę złożonych i nie rozwiązuje problemu, mówi Cui. Litografii można użyć do wyrzeźbienia cech w nanoskali o precyzyjnych wymiarach, ale jest to kosztowne i trudne. Prostsze techniki, takie jak powlekanie wirowe powierzchni nanocząsteczkami lub wytrawianie jej kwasami malutkimi otworami, nie pozwalają na dużą precyzję.
Grupa Cui dostosowała proces, który jest wykorzystywany komercyjnie do produkcji opakowań giętkich. Pręt nawinięty drutami służy do równomiernego osadzania ciekłej powłoki zawierającej nanosfery krzemionkowe. Obrabiana powierzchnia ma określone właściwości strukturalne w nanoskali.
Zmiana wielkości nanocząstek, użycie drutów o różnych średnicach i zastosowanie kolejnych zabiegów chemicznych może jeszcze bardziej zmodyfikować właściwości powierzchni. Metoda powlekania jest kompatybilna z procesami roll-to-roll stosowanymi do drukowania elastycznych urządzeń na plastiku, metalu i innych materiałach, a także może być stosowana na sztywnych powierzchniach, takich jak szkło.
W dzienniku Litery nano Cui donosi, że on i jego grupa stworzyli superhydrofobowe powierzchnie i sprawdzili się jako urządzenie słoneczne. Aby wykonać ogniwo słoneczne, naukowcy umieszczają metal i amorficzny krzem na wyboistej powierzchni. W rezultacie pochłania o 42% więcej światła niż płaska powierzchnia, na której zastosowano tę samą ilość materiałów. Cui ma nadzieję, że teksturowanie w nanoskali umożliwi produkcję cienkowarstwowych ogniw słonecznych, które zużywają bardzo mało materiału, ale nadal są bardzo wydajne; w przeszłości wykonywał takie urządzenia przy użyciu fotolitografii i innych skomplikowanych technik produkcyjnych.
Ta praca pokazuje prostą, ale skuteczną metodę uzyskiwania kontrolowanego montażu nanosfer na dużych obszarach, mówi Ali Javey , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Może stanowić drogę do poprawy wydajności cienkowarstwowych ogniw słonecznych bez zwiększania kosztów i złożoności procesu.
L. Jay Guo , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Michigan, który opracowuje systemy drukowania z roli na rolę, twierdzi, że metoda ta powinna być przydatna w przypadku ogniw słonecznych i wyświetlaczy. Wykorzystuje tradycyjną metodę powlekania drutem, która ma zastosowanie do podłoży o dużej powierzchni, mówi. Uważa jednak, że proces, który może nakładać nierówne powierzchnie z prędkością 0,8 centymetra na sekundę, może nie być wystarczająco szybki dla przemysłu, chyba że naukowcy ze Stanford przyspieszą sprawę.
Cui kieruje teraz pracę w dwóch kierunkach. Jego grupa dostraja wielkość cząstek i odległość między nimi, aby określić, które właściwości są najlepsze dla ogniw słonecznych. Opracowuje również powłokę dla diod elektroluminescencyjnych, która, jak ma nadzieję, pomoże rozjaśnić wyświetlacze ciekłokrystaliczne.