2009年3月24日
使用两种不同类型的化学腐蚀创建在微米和纳米尺度的功能,研究人员乔治亚理工学院已经开发出一种表面处理,提高硅光伏电池的光吸收两种互补的方法。
这张图片显示了使用氢氟化硅蚀刻一分钟金字塔结构/过氧化氢/水溶液。结果结构有粗糙度在微观和纳米尺度。信贷:图片由C.P.黄
表面处理增加吸收捕获光的三维结构和通过表面自洁¡V让雨水和露水洗去尘土和污垢积聚在光伏阵列。因为它能使水珠子滚了,归类为超疏水表面。
“更多的阳光,进入光伏电池和反映越少,效率越高,“C.P. Wong表示,佐治亚理工学院的董事教授材料科学与工程学院的。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“我们的模拟显示,我们可以增加细胞的最终效率高达百分之二,这表面结构。”
支持由美国国家科学基金会(NSF)和国家电能测试研究欧洲杯线上买球与应用中心(NEETRAC)乔治亚理工大学,所描述的研究将在2009年春季3月24日在美国化学学会的全国会议在盐湖城。
硅蚀刻处理模仿荷叶的超疏水表面,它使用在两个不同的尺度表面粗糙度来创建高接触角,鼓励从雨或水冷凝珠跑。随着水分的流失,它带有任何表面的灰尘或污垢¡V也不坚持,因为独特的表面特性。
在硅表面处理,两层粗糙度-创建与微米和纳米结构在荷叶一样工作,尽量减少接触水或灰尘和表面,Wong说。
“当一个水滴到达水面,它坐落在这两层粗糙度和只有百分之三的硅接触,”他解释说。
制备的超疏水表面开始使用氢氧化钾(KOH)解决蚀刻硅表面。解决方案优先沿着水晶飞机去除硅,制造微米尺寸金字塔结构的表面。
然后使用一个电子束过程应用纳米金粒子的金字塔结构。欧洲杯猜球平台使用解决方案的氟化氢(HF)和过氧化氢(H2O2), metal-assisted蚀刻过程——以黄金为催化剂生产纳米特性。功能的大小是由金颗粒的直径和长度的时间暴露在腐蚀硅。欧洲杯猜球平台
最后,黄金是移除碘化钾(KI)解决方案,表面涂有一层氟碳材料,perfluorooctyl tricholosilane(卵圆孔未闭)。
增加光吸收的组合变形表面和自洁能力都有助于提高吸收阳光的硅表面。
“一个正常的硅表面反映了很多进来的光,但是这样做纹理,反射减少到小于百分之五,”丹尼斯·赫斯说,乔治亚理工学院的教授化学和生物分子工程。“10%的光的细胞分散,因为表面的灰尘和污垢。如果你能保持细胞清洁,原则上可以提高效率。即使你只有提高几个百分点,世界就会大不一样。”
即使在沙漠地区持续的阳光为光伏阵列提供了理想的条件下,夜间露水应该提供足够的水分来保持细胞的清洁,Wong说。
研究小组,包括永好秀,张蜀和刘燕,正在与乔治亚理工大学卓越中心的光伏发电研究和教育——由教授Ajeet Rohatgi佐治亚理工学院的电气和计算机工程学院——评估真正的太阳能电池的表面处理。
然而,采用超疏水表面处理将最终取决于其长期的鲁棒性和成本。
“因为结构是如此之小,他们是相当脆弱的,”赫斯说。“机械磨损表面可以摧毁superhydrophobicity。我们这里有试图解决,通过创建一个大的超疏水表面,这样少量的损伤不会影响整个表面。”
大规模成本估计尚未完成,但赫斯表示,额外的蚀刻和真空沉积步骤不能大幅添加到已经复杂的制造过程用于制造硅光伏电池。
除了光伏电池,表面处理可以用来创建抗菌涂料在医疗设备、微机电设备,不粘在一起,和改进的微流体设备。2020欧洲杯下注官网