211service.com
Des revêtements bosselés pour de meilleures cellules solaires
Les fils, pores, bosses et autres textures à l'échelle nanométrique peuvent considérablement améliorer les performances des cellules solaires, des écrans et même des revêtements autonettoyants. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Stanford ont développé un moyen plus simple et moins cher d'ajouter ces fonctionnalités à de grandes surfaces.
Frottis nanosphère : L'utilisation d'une tige tournante pour déposer une suspension d'encre de nanosphères de silice est un moyen simple de créer des revêtements bosselés et nanotexturés comme ces trois-là.
Les structures à l'échelle nanométrique offrent des avantages particuliers dans les dispositifs qui interagissent avec la lumière. Par exemple, une cellule solaire à couche mince recouverte de nano piliers est plus efficace car les piliers absorbent plus de lumière et en convertissent plus en électricité. D'autres textures à l'échelle nanométrique offrent des avantages similaires dans les dispositifs optiques comme le rétroéclairage des écrans.
Le problème est de s'étendre à de vastes zones, dit Yi Cui , un professeur de science et d'ingénierie des matériaux à Stanford qui a dirigé les nouveaux travaux. De nombreuses méthodes sont vraiment complexes et ne résolvent pas le problème, explique Cui. La lithographie peut être utilisée pour sculpter des caractéristiques à l'échelle nanométrique avec des dimensions précises, mais c'est coûteux et difficile. Des techniques plus simples, telles que le revêtement par centrifugation d'une surface avec des nanoparticules ou l'utilisation d'acides pour la graver avec de minuscules trous, ne permettent pas une grande précision.
Le groupe de Cui a adapté un processus utilisé commercialement pour fabriquer des emballages flexibles. Une tige enroulée de fils est utilisée pour déposer uniformément un revêtement liquide contenant des nanosphères de silice. La surface traitée se retrouve avec des propriétés structurelles spécifiques à l'échelle nanométrique.
Changer la taille des nanoparticules, utiliser des fils de différents diamètres et appliquer des traitements chimiques ultérieurs peuvent encore modifier les propriétés de la surface. La méthode de revêtement est compatible avec les processus rouleau à rouleau utilisés pour imprimer des dispositifs flexibles sur du plastique, du métal et d'autres matériaux, et elle peut également être utilisée sur des surfaces rigides comme le verre.
Dans la revue Lettres nano , Cui rapporte que lui et son groupe ont fabriqué des surfaces superhydrophobes et un dispositif solaire de preuve de concept. Pour fabriquer la cellule solaire, les chercheurs déposent du métal et du silicium amorphe sur la surface bosselée. Le résultat absorbe 42 % plus de lumière qu'une surface plane qui utilise la même quantité de matériaux. Cui espère que la texturation à l'échelle nanométrique permettra de produire des cellules solaires à couche mince qui utilisent très peu de matière mais sont toujours très efficaces ; il a fabriqué de tels appareils dans le passé en utilisant la photolithographie et d'autres techniques de fabrication complexes.
Ce travail démontre une méthode simple mais efficace pour réaliser un assemblage contrôlé de nanosphères sur de grandes surfaces, dit Ali Javey , professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université de Californie à Berkeley. Il pourrait présenter une voie vers des efficacités améliorées dans les cellules solaires à couche mince, sans augmenter le coût ou la complexité du processus.
L. Jay Guo , professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université du Michigan qui développe des systèmes d'impression rouleau à rouleau, affirme que la méthode devrait être utile pour les cellules solaires et les écrans. Il utilise une méthode traditionnelle de revêtement enroulé, qui est applicable aux substrats de grande surface, dit-il. Mais il pense que le processus, qui peut appliquer les surfaces bosselées à 0,8 centimètre par seconde, pourrait ne pas être assez rapide pour l'industrie à moins que les chercheurs de Stanford ne puissent accélérer les choses.
Cui prend maintenant le travail dans deux directions. Son groupe ajuste la taille des particules et la distance entre elles pour déterminer quelles caractéristiques sont les meilleures pour les cellules solaires. Il développe également un revêtement pour les diodes électroluminescentes qui, espère-t-il, aidera les écrans à cristaux liquides à paraître plus lumineux.