Smanjenje reflektivnosti u solarnim ćelijama i optici sa strukturama mikro i nanostrukih površina

CHEMTRAILS - Masovno Truenje So Hemikalii Od Neboto (Mass Poisoning with Chemicals From The Sky) (Lipanj 2019).

Anonim

Kad je riječ o solarnim stanicama, manje je više - što manje površine odražavaju sunčeve zrake, to se više energije može generirati. Tipičan popravak problema refleksije je anti-reflektirajuća prevlaka, ali to možda neće uvijek biti najbolje rješenje, ovisno o primjeni.

Istraživači Nacionalnog laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) dali su smjernice za alternativu anti-reflektivnim premazima na optičkim uređajima kao što su solarne ćelije, stakla i fotoaparati, utvrdivši da se reflektivnost silicijeve optike može smanjiti na čak 1 posto inženjering njihove površine sa slojevima hijerarhijske strukture dimenzija mikro i nanometra.

Tim istraživača LLNL-a, kojeg je vodio inženjer kemije Anna Hiszpanski i diplomirani student UC Santa Cruz Juan Diaz Leon, opisao je parametre u nedavnom radu objavljenom u časopisu Advanced Optical Materials. Tehnologija ima svoje korijene u prirodi, oponašajući hijerarhijske strukture koje se nalaze u oku moljca, dopuštajući im da upijaju više svjetla i bolje putuju u mraku.

"To je drugačiji anti-reflektirajući pristup", rekao je Hiszpanski, koji je izvodio eksperimente i bio je glavni autor na papiru. "Dizajn pravila za ove hijerarhijske anti-reflektirajuće strukture nisu eksplicitno postavljena u tim veličinama ljestvice. Nadam se da će omogućiti drugima da brže dizajn i izradu optimalne strukture s anti-reflektirajuća svojstva potrebna za njihove aplikacije. "

Razmišljanja s površina mogu biti veliki izazov u optici, tvrdi Diaz Leon, koji je obavljao računalne simulacije. Tipično, jednoslojni anti-refleksijski premazi koriste se kako bi se spriječili, koristeći destruktivne interferencije kako bi se uklonili refleksiji samo za uski pojas valnih duljina i kutova gledanja. Međutim, kada je poželjna smanjena reflektivnost na više valnih duljina i kutova gledanja, potrebni su različiti pristupi, rekao je.

U istraživanju, grupa je utvrdila da prosječna hemisferična ili ukupna refleksija silicija može iznositi čak 38 posto, ali ako su samo mikrostrukture piramidalne strukture projektirane u silicij, kao što je uobičajeno kod solarnih stanica, refleksija pada na oko 11 posto. Međutim, slaganjem polja s mikro i nanom veličinom na vrhu većih struktura, ukupna reflektivnost može se svesti na samo 1 do 2 posto bez obzira na kut dolaznog svjetla.

Ako se solarne ćelije mogu teksturirati kako bi prikupile više svjetla u svim kutovima, rekao je Hiszpanski, ne bi se morali pratiti sa položajem sunca na nebu i potencijalno bi mogli biti učinkovitije u pretvaranju energije. Kada se koristi u naočalama, hijerarhijske strukture mogu eliminirati reflektivnost i odsjaj bez stvaranja zelenog ili ljubičastog efekta boje koji postojeći antireflektirajući stakleni premazi imaju. Fotoaparati bi mogli fotografirati u nižem svjetlu. Tehnologija bi također mogla biti prevedena na teleskope i difrakcijsku optiku.

Diaz Leon je koristio valni optički paket koji simulira ponašanje struktura očnih zrna, kombinirajući ih hijerarhijskim načinom. Istraživači su shvatili da periodicnost struktura (recidiva) mijenja svoje anti-refleksijska svojstva, tako da simuliraju strukture slične veličine, ali su uveli aperiodicitet kako bi bolje razumjeli ovaj učinak.

"Ovim simulacijama uspjeli smo napraviti skup pravila dizajna kako bismo kombinirali različite strukture očnih zrna hijerarhijski za specifičnu potrebu u anti-refleksijskim svojstvima", rekao je Diaz Leon. "Otkrili smo da kombiniranjem struktura moljaca različitih veličina, ne samo da možete smanjiti refleksije na regiji valne duljine koju bi trebali raditi (nakon prethodno poznatog pravca palca), ali također možete dodatno smanjiti refleksije na danoj valnoj duljini raspon „.

Naime, Diaz Leon je rekao da se pomoću solarnog spektra kao cilja istraživači doznaju da redovite mikrostrukturne piramidalne strukture uvelike smanjuju refleksnu refleksiju - ogledalo sličnu refleksiju koja se nalazi na poliranim površinama - dok male nanometarske strukture smanjuju difuznu refleksiju, koja se sastoji od refleksije koje dolaze iz različitih kutova od glavnoga reflektirajućeg kuta. Kombiniranjem dviju različitih struktura s različitim veličinama, istraživači bi mogli selektivno minimizirati reflektirajuće spektale i difuzne refleksije. Također, saznali su da, iako je ukupna refleksija za periodične i aperiodne strukture slična, aperiodicitet smanjuje refleksnu refleksiju i povećava difuznu refleksiju, korisnu pri pokušaju minimiziranja specifične (speculacijske ili difuzne) refleksije ovisno o krajnjoj aplikaciji.

Hiszpanski je izradio uzorke na LLNL koristeći sve tehnike bez maskiranja i mokre uvlačenje (kemijskih), čime se postupak lako skalificira na velika područja. Metode izrade su jedinstvene za silicij, ali istraživači ih žele prenijeti na plastiku i staklo. Oni planiraju surađivati ​​s UC Berkeley-om za izradu solarnih ćelija i pokušati poboljšati učinkovitost, kao i prevesti metode na fleksibilne podloge s mogućom upotrebom u staklenama.

menu
menu