Los ojos artificiales de polilla mejoran las células solares de silicio

• Fecha : 15 de abril de 2016
• Fuente : Departamento de Energía, Oficina de Ciencia
• Resumen : Imitando la textura que se encuentra en las superficies de los ojos de las polillas, los científicos han producido diseños nanotexturizados en las células solares a base de silicio. La textura mejoró significativamente la recolección de luz y, por lo tanto, el rendimiento general de las células solares.

Imitando la textura encontrada en las superficies altamente antirreflectantes de los ojos compuestos de las polillas, los científicos del Centro de Nanomateriales Funcionales en el Laboratorio Nacional Brookhaven han utilizado el autoensamblaje de copolímero de bloque para producir diseños nanotexturizados precisos y ajustables en el rango de ~ 20 nma través de células solares macroscópicas basadas en silicio. La textura a nanoescala que se fabricó a partir de la superficie de silicio más alta impartía propiedades antirreflectantes de banda ancha, que mejoraron significativamente la captación de luz y, por lo tanto, el rendimiento general de la célula solar en comparación con aquellos con revestimientos antirreflectantes típicos

Un enfoque basado en copolímero en bloque para el texturizado de superficies ha producido superficies altamente reproducibles y bien organizadas que reducen los reflejos de las superficies de las células solares de silicio, hasta menos del 1% en todo el espectro visible e infrarrojo cercano, y en una amplia gama deángulos de luz incidentes Además, los enfoques basados ​​en copolímeros de bloques son totalmente escalables para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos de gran área, con un gran potencial para una fácil implementación en arquitecturas basadas en silicio, nitruro de silicio y vidrio, entre otros materiales.

Utilizando el autoensamblaje de copolímero de bloque, los científicos de CFN han imitado la textura que se encuentra en las superficies altamente antirreflectantes de los ojos compuestos de las polillas y han producido diseños nanotexturizados precisos y ajustables en el rango de ~ 20 nm a través de células solares de silicio macroscópicas.imparte propiedades antirreflectantes de banda ancha a las células solares y mejora significativamente su rendimiento en comparación con los revestimientos antirreflectantes típicos.El diseño adecuado de un revestimiento antirreflectante implica gestionar el desajuste del índice de refracción en una interfaz óptica abrupta.

El enfoque más directo introduce una sola capa de un índice óptico intermedio en la parte superior de una superficie para crear un sistema que engendra interferencia destructiva en la luz reflejada. Esto generalmente proporciona una antirreflexión completa en una sola longitud de onda. Cada vez más, cobertura de banda ancha, para ventana transparenterecubrimientos, camuflaje militar o células solares, entre otras aplicaciones, es posible utilizando esquemas de película delgada multicapa.

Como un enfoque alternativo, los patrones de nanoescala impuestos a la superficie de un material pueden crear un medio eficaz de índice de refracción graduado entre la superficie y el aire. Dichos patrones proporcionan una antirreflexión de banda ancha en una amplia gama de ángulos de luz incidentes cuando la nanoescala,Las texturas de sub-longitud de onda son lo suficientemente altas y muy espaciadas. En el trabajo de CFN, las propiedades antirreflectantes de banda ancha de una estructura de ojo de polilla nanofabricada se mejoran a través del control simultáneo de la geometría y las propiedades ópticas, utilizando el autoensamblaje de copolímero de bloque para diseñar nanotexturas que sonlo suficientemente pequeño como para aprovechar una capa superficial de material beneficioso que solo tiene unos pocos nanómetros de espesor.

La investigación se llevó a cabo en el Centro de Nanomateriales Funcionales, Brookhaven National Laboratory, que cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de los EE. UU., Oficina de Ciencias de la Energía Básica, bajo el contrato no. DE-SC0012704.

Esta es una investigación del personal de CFN respaldada por BES SUFD y también BNL. Ninguna otra división de BES lo respalda. Este es el Primer Contrato de Brookhaven, que es el contrato entre el Departamento de Energía de EE. UU. Y Brookhaven Science Associates que establece los términos y condiciones para eloperación del Laboratorio Nacional Brookhaven.

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia del diario :

1. Atikur Rahman, Ahsan Ashraf, Huolin Xin, Xiao Tong, Peter Sutter, Matthew D. Eisaman, Charles T. Black. nanotexturas autoensambladas por debajo de 50 nm para una mejor antirreflejo de banda ancha en células solares de silicio . Comunicaciones de la naturaleza , 2015; 6: 5963 DOI: 10.1038 / ncomms6963