211service.com
Bupiga beläggningar för bättre solceller
Nanoskaliga ledningar, porer, stötar och andra texturer kan dramatiskt förbättra prestandan hos solceller, displayer och till och med självrengörande beläggningar. Nu har forskare vid Stanford University utvecklat ett enklare och billigare sätt att lägga till dessa funktioner på stora ytor.
Nanosfärutstryk: Att använda en spinnstång för att avsätta en bläcksuspension av kiseldioxidnanosfärer är ett enkelt sätt att skapa ojämna, nanotexturerade beläggningar som dessa tre.
Nanoskala strukturer erbjuder särskilda fördelar i enheter som interagerar med ljus. Till exempel är en tunnfilmssolcell med matta med nanopelare mer effektiv eftersom pelarna absorberar mer ljus och omvandlar mer av det till elektricitet. Andra nanoskala texturer erbjuder liknande fördelar i optiska enheter som display bakgrundsbelysning.
Problemet är att skala upp till stora ytor, säger Yi Cui , en Stanford-professor i materialvetenskap och ingenjörskonst som ledde det nya arbetet. Många metoder är riktigt komplexa och löser inte problemet, säger Cui. Litografi kan användas för att skapa detaljer i nanoskala med exakta mått, men det är dyrt och svårt. Enklare tekniker, som att spinnbelägga en yta med nanopartiklar eller använda syror för att etsa den med små hål, tillåter inte mycket precision.
Cuis grupp anpassade en process som används kommersiellt för att tillverka flexibla förpackningar. En stav lindad med trådar används för att jämnt avsätta en flytande beläggning som innehåller silika nanosfärer. Den behandlade ytan slutar med specifika nanoskala strukturella egenskaper.
Att ändra storleken på nanopartiklarna, använda trådar med olika diametrar och tillämpa efterföljande kemiska behandlingar kan ytterligare modifiera ytans egenskaper. Beläggningsmetoden är kompatibel med roll-to-roll-processer som används för att skriva ut flexibla enheter på plast, metall och andra material, och den kan även användas på styva ytor som glas.
I journalen Nanobokstäver , rapporterar Cui att han och hans grupp har gjort superhydrofoba ytor och en proof-of-concept solenhet. För att göra solcellen lägger forskarna metall och amorft kisel på den ojämna ytan. Resultatet absorberar 42 procent mer ljus än en plan yta som använder samma mängd material. Cui hoppas att strukturen i nanoskala gör det möjligt att producera tunnfilmssolceller som använder väldigt lite material men som fortfarande är mycket effektiva; han har gjort sådana enheter tidigare med fotolitografi och andra komplexa tillverkningstekniker.
Detta arbete visar en enkel men effektiv metod för att uppnå kontrollerad montering av nanosfärer över stora ytor, säger Ali Javey , professor i elektroteknik och datavetenskap vid University of California, Berkeley. Det skulle kunna presentera en väg mot förbättrad effektivitet i tunnfilmssolceller, utan att öka kostnaden eller processkomplexiteten.
L. Jay Guo , en professor i elektroteknik och datavetenskap vid University of Michigan som utvecklar rulla-till-rulle-utskriftssystem, säger att metoden borde vara användbar för solceller och skärmar. Den använder en traditionell trådlindad beläggningsmetod, som är tillämpbar på substrat med stor yta, säger han. Men han tror att processen, som kan applicera de ojämna ytorna med 0,8 centimeter per sekund, kanske inte är tillräckligt snabb för industrin om inte Stanford-forskarna kan påskynda saker och ting.
Cui tar nu arbetet åt två håll. Hans grupp justerar storleken på partiklarna och avståndet mellan dem för att avgöra vilka egenskaper som är bäst för solceller. Han utvecklar också en beläggning för lysdioder som han hoppas ska hjälpa flytande kristallskärmar att se ljusare ut.