模仿飞蛾复眼模式,纳米抗反射表面让太阳能电池更高效
2015-01-22 16:14:04 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯(慕雪/编译)减少阳光在太阳能电池表面的反射有助于最大限度地将太阳能转化为电能,所以制造商使用涂层来减少反射,但是,每种颜色的光都有最适合的涂层,每个涂层都只能优化某个特定方向的光,所以,要想减少反射就必须使用多个涂层。为此,美国能源部布鲁克海文国家实验室的科学家们在硅片上蚀刻纳米结构,制造出了与多层抗反射涂层具有相同效果的抗反射表面,该方法可以提高硅太阳能电池的生产力、降低制造成本,同时,这种方法也可用于减少窗户的眩光、为军事装备提供雷达伪装和提高发光二极管的亮度。
防止反射需要控制折射率的突然改变,而这通常发生在两种具有不同折射率的材料界面间,例如空气和硅之间的接口,所以,在接口处添加具有中间折射率的涂层就能减少材料之间的过渡,从而减少反射。为了寻找灵感,科学家专注于自然界中著名抗表面反射的例子——飞蛾复眼。复眼表面是由许多微小模块组成的变形模式,每个小块的直径都小于波长。这种变形表面不仅能提高飞蛾的夜间视力,还能防止反射光暴露行踪。
“我们使用纳米技术以更小的尺寸在硅片上重建飞蛾复眼的眼动模式,” Atikur Rahman说。科学家们使用被称为“嵌段共聚物” 的高分子材料在硅太阳能电池最上面开始自主装成一个只有几十纳米的有序表面模式,无论太阳光从哪个方向照射太阳能电池,表面纳米结构都能通过逐渐改变反射率来同时大幅减少不同波长光的反射。添加这些纳米纹理通常会把闪亮的硅表面完成变成黑色,新型太阳能电池要比那些只有单一抗反射涂层电池的效率高20%,同时能像工业中最好的附加涂层那样把光带入电池中。目前,研究人员正致力于提高新型电池的经济效率。
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