鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年04月12日
太陽能電池的新涂層
納米級的電線、孔隙、凹凸塊以及其他紋理都能極大改善太陽能電池、顯示器甚至自潔涂料的性能。現在斯坦福大學的研究人員發明了一種更簡單、廉價的方法,在大的表面上增加這些特征。
納米球涂層:使用旋轉的桿子來沉淀硅納米球的墨水懸浮液,是一個簡單形成納米紋理不平涂層的方法
在與光相互作用的設備中,納米級的結構能帶來獨特的優勢。例如,覆蓋有納米柱的薄膜太陽能電池的效率更高,因為納米柱能吸收更多的光線,并將其轉化為電力。其他納米級的材質也能為光電設備如顯示背光帶來相似的優勢。
斯坦福大學的材料科學和工程教授崔屹(YiCui)領導了這項新的研究,他說挑戰在于將它擴展到大面積區域。“許多方法太復雜而且不能解決這個問題,”崔說。可以用光刻刻出精確尺寸的納米級特征,但是它既昂貴又困難。簡單的技術,例如用旋轉涂層法在表面涂上納米粒子,或者用酸蝕刻出小孔都不太精確。
崔的團隊改良了一種商業上用來制造柔軟包裝的方法。用纏繞著電線的棒均勻地沉淀含有二氧化硅納米球的液體涂料。經過處理的表面有特殊的納米級結構特性。
改變納米粒子的尺寸,使用不同直徑的電線,之后采用化學處理能進一步改善表面的特性。涂層方法和在塑料、金屬及其他材料上打印柔軟裝置的卷對卷工藝是一致的,它還能用在堅硬的表面如玻璃上。
在《納米快報》(NanoLetters)上,崔報告他和他的團隊制成了超疏水表面和概念驗證的太陽能設備。為了制造太陽能電池,研究人員把金屬和非晶硅沉淀到崎嶇不平的表面上。結果是,與使用同等數量材料的平整表面相比,它能多吸收42%的光線。崔希望納米級的紋理使得用很少的材料制造高效薄膜太陽能電池成為可能;過去他曾用光刻法和其他復雜的制造技術制造過這樣的設備。
“這項研究展示了一種簡單但有效的方法,實現在大面積區域內可控地聚集納米球,”加州大學伯克利分校的電力工程和計算機科學教授阿里?加維(AliJavey)說,“這可能是一條通往更高效薄膜太陽能電池的道路,而不提高成本及生產工藝的復雜性。”
密歇根大學的電力工程和計算機科學教授郭凌杰(L.JayGuo)正在研發卷對卷式印刷系統,他表示該方法可以用于太陽能電池和顯示器。“它利用傳統的繞線涂層方法,能適用于大面積的基礎層。”但是,他認為這個每秒能在不平的表面涂0.8厘米的工藝,對實際生產來說可能不夠快,除非斯坦福大學的研究人員加快研究提高其速度。
目前崔正開展兩方面的工作。他的團隊正在調整粒子的大小以及相互之間的距離,以確定哪一種特性對太陽能電池最佳。他還在研發一種發光二極管的涂層,希望能使液晶顯示器更亮。
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