211service.com
Ujævne belægninger for bedre solceller
Nanoskala ledninger, porer, buler og andre teksturer kan dramatisk forbedre ydeevnen af solceller, skærme og endda selvrensende belægninger. Nu har forskere ved Stanford University udviklet en enklere og billigere måde at tilføje disse funktioner til store overflader.
Nanosfære udstrygning: At bruge en spindestang til at afsætte en blæksuspension af silica nanosfærer er en enkel måde at skabe ujævne, nanoteksturerede belægninger som disse tre.
Nanoskalastrukturer giver særlige fordele i enheder, der interagerer med lys. For eksempel er en tyndfilmssolcelle belagt med nano-søjler mere effektiv, fordi søjlerne absorberer mere lys og omdanner mere af det til elektricitet. Andre nanoskala teksturer tilbyder lignende fordele i optiske enheder som display baggrundsbelysning.
Problemet er at skalere op til store områder, siger Yi Cui , en Stanford professor i materialevidenskab og teknik, der ledede det nye arbejde. Mange metoder er virkelig komplekse og løser ikke problemet, siger Cui. Litografi kan bruges til at udskille funktioner i nanoskala med præcise dimensioner, men det er dyrt og vanskeligt. Enklere teknikker, såsom spin-coating af en overflade med nanopartikler eller brug af syrer til at ætse den med små huller, tillader ikke meget præcision.
Cuis gruppe tilpassede en proces, der bruges kommercielt til at fremstille fleksibel emballage. En stang viklet med tråde bruges til jævnt at afsætte en flydende belægning indeholdende silica nanosfærer. Den behandlede overflade ender med specifikke nanoskala strukturelle egenskaber.
Ændring af størrelsen af nanopartiklerne, brug af ledninger med forskellige diametre og anvendelse af efterfølgende kemiske behandlinger kan yderligere ændre overfladens egenskaber. Belægningsmetoden er kompatibel med roll-to-roll processer, der bruges til at printe fleksible enheder på plastik, metal og andre materialer, og den kan også bruges på stive overflader som glas.
I journalen Nano bogstaver , rapporterer Cui, at han og hans gruppe har lavet superhydrofobe overflader og en proof-of-concept solenergienhed. For at lave solcellen afsætter forskerne metal og amorft silicium på den ujævne overflade. Resultatet absorberer 42 procent mere lys end en flad overflade, der bruger den samme mængde materialer. Cui håber, at tekstureringen i nanoskala vil gøre det muligt at producere tyndfilmssolceller, der bruger meget lidt materiale, men som stadig er meget effektive; han har tidligere lavet sådanne enheder ved hjælp af fotolitografi og andre komplekse fremstillingsteknikker.
Dette arbejde demonstrerer en enkel, men effektiv metode til at opnå kontrolleret samling af nanosfærer over store områder, siger Ali Javey , professor i elektroteknik og datalogi ved University of California, Berkeley. Det kunne præsentere en vej mod forbedret effektivitet i tyndfilmssolceller uden at øge omkostningerne eller proceskompleksiteten.
L. Jay Guo , en professor i elektroteknik og datalogi ved University of Michigan, som udvikler rulle-til-rulle printsystemer, siger, at metoden burde være nyttig til solceller og skærme. Den bruger en traditionel trådviklet belægningsmetode, som er anvendelig til store overflader, siger han. Men han mener, at processen, som kan påføre de ujævne overflader med 0,8 centimeter i sekundet, måske ikke er hurtig nok for industrien, medmindre Stanford-forskerne kan fremskynde tingene.
Cui tager nu arbejdet i to retninger. Hans gruppe tuner størrelsen af partiklerne og afstanden mellem dem for at bestemme, hvilke egenskaber der er bedst for solceller. Han er også ved at udvikle en belægning til lysemitterende dioder, som han håber vil hjælpe flydende krystalskærme til at se lysere ud.