211service.com
Hrbolaté povlaky pro lepší solární články
Nanodráty, póry, hrbolky a další textury mohou dramaticky zlepšit výkon solárních článků, displejů a dokonce i samočistících povlaků. Nyní vědci ze Stanfordské univerzity vyvinuli jednodušší a levnější způsob, jak přidat tyto funkce na velké plochy.
Nátěr nanokoulí: Použití zvlákňovací tyče k nanesení inkoustové suspenze nanokuliček oxidu křemičitého je jednoduchý způsob, jak vytvořit hrbolaté, nanotexturované povlaky, jako jsou tyto tři.
Nano-struktury nabízejí zvláštní výhody v zařízeních, která interagují se světlem. Například tenkovrstvý solární článek pokrytý nano sloupky je účinnější, protože sloupky absorbují více světla a přeměňují ho na elektřinu. Jiné textury v nanoměřítku nabízejí podobné výhody v optických zařízeních, jako je podsvícení displeje.
Problémem je rozšíření na velké oblasti, říká Yi Cui , Stanfordský profesor materiálové vědy a inženýrství, který vedl novou práci. Mnoho metod je skutečně složitých a neřeší problém, říká Cui. Litografii lze použít k vyřezávání prvků v nanoměřítku s přesnými rozměry, ale je to drahé a obtížné. Jednodušší techniky, jako je rotační potahování povrchu nanočásticemi nebo použití kyselin k leptání malých otvorů, neumožňují velkou přesnost.
Skupina Cui přizpůsobila proces, který se komerčně používá k výrobě flexibilních obalů. Tyč navinutá dráty se používá k rovnoměrnému nanášení tekutého povlaku obsahujícího nanokuličky oxidu křemičitého. Ošetřený povrch končí se specifickými strukturními vlastnostmi v nanoměřítku.
Změnou velikosti nanočástic, použitím drátů různých průměrů a aplikací následných chemických úprav lze vlastnosti povrchu dále upravit. Metoda potahování je kompatibilní s procesy roll-to-roll používanými k tisku flexibilních zařízení na plasty, kovy a další materiály a lze ji také použít na tuhé povrchy, jako je sklo.
V deníku Nano dopisy , Cui uvádí, že on a jeho skupina vytvořili superhydrofobní povrchy a solární zařízení, které bylo ověřeno. Aby bylo možné solární článek vyrobit, vědci ukládají kov a amorfní křemík na hrbolatý povrch. Výsledek absorbuje o 42 procent více světla než plochý povrch, který používá stejné množství materiálů. Cui doufá, že texturování v nanoměřítku umožní vyrábět tenkovrstvé solární články, které využívají velmi málo materiálu, ale jsou stále velmi účinné; taková zařízení v minulosti vyrobil pomocí fotolitografie a dalších složitých výrobních technik.
Tato práce ukazuje jednoduchou, ale účinnou metodu pro dosažení kontrolovaného sestavení nanokuliček na velkých plochách, říká Ali Javey , profesor elektrotechniky a informatiky na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Mohlo by to představovat cestu ke zlepšené účinnosti tenkovrstvých solárních článků, aniž by se zvyšovaly náklady nebo složitost procesu.
L. Jay Guo , profesor elektrotechniky a výpočetní techniky na University of Michigan, který vyvíjí tiskové systémy typu roll-to-roll, říká, že tato metoda by měla být užitečná pro solární články a displeje. Využívá tradiční metodu potahování drátem, která je použitelná na velkoplošné substráty, říká. Věří však, že proces, který dokáže aplikovat hrbolaté povrchy rychlostí 0,8 centimetru za sekundu, nemusí být pro průmysl dostatečně rychlý, pokud vědci ze Stanfordu nedokážou věci urychlit.
Cui nyní ubírá práci dvěma směry. Jeho skupina ladí velikost částic a vzdálenost mezi nimi, aby určila, které vlastnosti jsou pro solární články nejlepší. Vyvíjí také povlak pro světelné diody, který, jak doufá, pomůže displejům s tekutými krystaly vypadat jasnější.