211service.com
Nanopiliai, kurie sulaiko daugiau šviesos
Kalifornijos universiteto Berklio mokslininkų sukurta medžiaga su nauja nanostruktūra gali padėti sukurti pigesnius saulės elementus ir šviesos detektorius. Jis sugeria šviesą taip pat gerai, kaip ir komerciniai plonasluoksniai saulės elementai, tačiau naudoja daug mažiau puslaidininkinių medžiagų.
Storas ir plonas: Skenuojančio elektroninio mikroskopo vaizde matyti dviejų skersmenų šviesą gaudantys germanio nanostulpeliai.
Naują medžiagą sudaro daugybė nanostulpelių, kurie yra siauri viršuje ir storesni apačioje. Siauros viršūnėlės leidžia šviesai prasiskverbti į masyvą neatsispindint. Storesnis dugnas sugeria šviesą, kad ją būtų galima paversti elektra. Dizainas sugeria 99 procentus matomos šviesos, palyginti su 85 procentais, sugeriančiais ankstesnį dizainą, kuriame nanostulpeliai buvo vienodo storio per visą ilgį. Įprasta plokščia medžiagos plėvelė sugertų tik 15 procentų šviesos.
Tokios konstrukcijos kaip nanolaideliai, mikrolaideliai ir nanostulpeliai puikiai sulaiko šviesą ir sumažina reikalingos puslaidininkinės medžiagos kiekį. Erikas Garnetas , Stanfordo universiteto mokslinis bendradarbis. Jis teigia, kad nanolaidams ir nanostulpams sunaudojama nuo pusės iki trečdalio mažiau puslaidininkių medžiagos, reikalingos plonasluoksniams saulės elementams, pagamintiems iš tokių medžiagų kaip kadmio teluridas, ir tik 1 procentą medžiagos, naudojamos kristalinio silicio elementuose. Dėl šių konstrukcijų taip pat lengviau išgauti krūvį iš medžiagos. Apskritai dėl šių patobulinimų saulės energija gali būti pigesnė. Saulės elementams labai svarbu sumažinti medžiagų sąnaudas ir pasiekti tą patį šviesos sugerties kiekį, taigi ir efektyvumą. Shanhui gerbėjas , elektros inžinerijos profesorius Stanforde.
Daugelis nanostruktūrinių medžiagų turi sudėtingą dizainą ir reikalauja sudėtingų gamybos metodų, kad būtų galima nusodinti kelis sluoksnius Ali Javey , UC Berkeley elektrotechnikos ir informatikos profesorius, vadovaujantis naujam darbui, kuris paskelbtas žurnale Nano raidės . Jis sako, kad nanostulpelių auginimo technika yra gana paprasta ir nebrangi.
Tyrėjai gamina dviejų mikrometrų aukščio nanostulpelius, kurių pagrindai yra 130 nanometrų skersmens, o galai – 60 nanometrų skersmens. Jie pradeda formuoti poroms skirtą formą 2,5 milimetro storio aliuminio folijoje. Pirmiausia jie anoduoja plėvelę, kad sukurtų 60 nanometrų pločio ir vieno mikrometro gylio poras. Tada jie paveikia foliją fosforo rūgštimi, kad praplėstų poras iki 130 nanometrų – kuo ilgiau folija yra veikiama rūgšties, tuo platesnės poros. Anoduojant plėvelę, esamos poros tampa vienu mikrometru gilesnės, o šis papildomas ilgis turi pradinį 60 nanometrų skersmenį. Tada šiose porose nusėda nedideli aukso kiekiai kaip katalizatorius, kad kiekvienoje poroje augtų puslaidininkinės medžiagos – šiuo atveju germanio, kuris tinka fotodetektoriams – kristalai. Galiausiai dalis aliuminio yra išgraviruota, paliekant germanio nanostulpelius, įterptus į aliuminio oksido membraną.
Javey sako, kad šis įvairaus skersmens ir formų nanostulpelių gamybos būdas yra paprastas, palyginti su kitais metodais, kurie apima sudėtingą medžiagų surinkimą sluoksnyje ir sudėtingas medžiagas, kurios sujungia laidus su metalo nanodalelėmis.
Garnett sutinka, kad Javey metodas gali būti pigus, tačiau sako, kad dar per anksti žinoti, ar šis metodas gali virsti didelio masto gamybos procesu. Įspūdingiausias dalykas yra įrodymas, kad nanostruktūrizavimas gali žymiai padidinti absorbciją, sako jis.
Pakeitus stulpų išdėstymą, būtų galima pagaminti medžiagas, kurios sugeria ilgesnius infraraudonųjų spindulių bangos ilgius, o tai būtų naudinga gaminant efektyvius, pigius infraraudonųjų spindulių šviesos detektorius. Nuo pat pateikimo Nano raidės popieriuje, mokslininkai taip pat panaudojo šią techniką, kad pagamintų kadmio telūrido nanostulpelius – medžiagą, kuri labiau tinka saulės elementams nei germanis.