211service.com
Recubrimientos irregulares para mejores células solares
Los cables, poros, protuberancias y otras texturas a nanoescala pueden mejorar drásticamente el rendimiento de las células solares, las pantallas e incluso los revestimientos autolimpiables. Ahora, los investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado una forma más sencilla y económica de agregar estas funciones a grandes superficies.
Frotis de nanoesferas: Usar una varilla giratoria para depositar una suspensión de tinta de nanoesferas de sílice es una forma sencilla de crear recubrimientos con nanotexturas irregulares como estos tres.
Las estructuras a nanoescala ofrecen ventajas particulares en los dispositivos que interactúan con la luz. Por ejemplo, una celda solar de película delgada alfombrada con nanopilares es más eficiente porque los pilares absorben más luz y convierten más luz en electricidad. Otras texturas a nanoescala ofrecen ventajas similares en dispositivos ópticos como la retroiluminación de la pantalla.
El problema es escalar a grandes áreas, dice Yi Cui , profesor de ciencia e ingeniería de materiales de Stanford que dirigió el nuevo trabajo. Muchos métodos son realmente complejos y no resuelven el problema, dice Cui. La litografía se puede utilizar para crear características a nanoescala con dimensiones precisas, pero es costosa y difícil. Las técnicas más simples, como el recubrimiento por rotación de una superficie con nanopartículas o el uso de ácidos para grabarla con pequeños agujeros, no permiten mucha precisión.
El grupo de Cui adaptó un proceso que se utiliza comercialmente para fabricar envases flexibles. Se utiliza una varilla enrollada con alambres para depositar uniformemente un recubrimiento líquido que contiene nanoesferas de sílice. La superficie tratada termina con propiedades estructurales específicas a nanoescala.
Cambiar el tamaño de las nanopartículas, utilizar alambres de diferentes diámetros y aplicar tratamientos químicos posteriores puede modificar aún más las propiedades de la superficie. El método de recubrimiento es compatible con los procesos de rollo a rollo que se utilizan para imprimir dispositivos flexibles en plástico, metal y otros materiales, y también se puede utilizar en superficies rígidas como el vidrio.
En el diario Nano letras , Cui informa que él y su grupo han creado superficies superhidrofóbicas y un dispositivo solar de prueba de concepto. Para fabricar la célula solar, los investigadores depositan metal y silicio amorfo en la superficie irregular. El resultado absorbe un 42 por ciento más de luz que una superficie plana que utiliza la misma cantidad de materiales. Cui espera que el texturizado a nanoescala permita producir células solares de película delgada que utilicen muy poco material pero que sigan siendo muy eficientes; Ha fabricado estos dispositivos en el pasado utilizando fotolitografía y otras técnicas de fabricación complejas.
Este trabajo demuestra un método simple pero efectivo para lograr un ensamblaje controlado de nanoesferas en grandes áreas, dice Ali Javey , profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de California, Berkeley. Podría presentar una ruta hacia la mejora de la eficiencia en las células solares de película delgada, sin aumentar el costo o la complejidad del proceso.
L. Jay Guo , profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la Universidad de Michigan que está desarrollando sistemas de impresión de rollo a rollo, dice que el método debería ser útil para celdas solares y pantallas. Utiliza un método tradicional de recubrimiento de alambre enrollado, que es aplicable a sustratos de gran superficie, dice. Pero él cree que el proceso, que puede aplicar las superficies con baches a 0,8 centímetros por segundo, puede no ser lo suficientemente rápido para la industria a menos que los investigadores de Stanford puedan acelerar las cosas.
Cui ahora está llevando el trabajo en dos direcciones. Su grupo está ajustando el tamaño de las partículas y la distancia entre ellas para determinar qué características son las mejores para las células solares. También está desarrollando un recubrimiento para diodos emisores de luz que espera ayude a que las pantallas de cristal líquido parezcan más brillantes.