211service.com
Nanopīlāri, kas notver vairāk gaismas
Materiāls ar jaunu nanostruktūru, ko izstrādājuši Kalifornijas universitātes Bērklijā pētnieki, varētu radīt lētākas saules baterijas un gaismas detektorus. Tas absorbē gaismu tikpat labi kā komerciālās plānās plēves saules baterijas, bet izmanto daudz mazāk pusvadītāju materiālu.
Biezs un plāns: Skenējošā elektronu mikroskopa attēlā redzami divu diametru gaismas uztveršanas germānija nanopilāri.
Jaunais materiāls sastāv no nanopilāru masīva, kas ir šauri augšpusē un biezāki apakšā. Šaurie augšdaļas ļauj gaismai iekļūt masīvā, neatspoguļojot to. Biezākais dibens absorbē gaismu, lai to varētu pārvērst elektrībā. Dizains absorbē 99 procentus no redzamās gaismas, salīdzinot ar 85 procentiem, ko absorbē agrākais dizains, kurā nanopilāri bija vienāda biezuma visā to garumā. Parasta plakana materiāla plēve absorbētu tikai 15 procentus gaismas.
Tādas struktūras kā nanovadi, mikrovadi un nanopilāri lieliski uztver gaismu, samazinot nepieciešamo pusvadītāju materiālu daudzumu. Ēriks Gārnets , Stenfordas universitātes pētnieks. Viņš saka, ka nanovadi un nanopilāri izmanto pusi līdz trešdaļu no pusvadītāju materiāla, kas nepieciešams plānslāņa saules baterijām, kas izgatavotas no tādiem materiāliem kā kadmija telurīds, un tikai 1 procentu no materiāla, ko izmanto kristāliskā silīcija šūnās. Šīs struktūras arī atvieglo lādiņa izņemšanu no materiāla. Kopumā šie uzlabojumi varētu padarīt saules enerģiju lētāku. Saules baterijām ļoti svarīga ir materiālu izmaksu samazināšana, vienlaikus panākot tādu pašu gaismas absorbcijas daudzumu un līdz ar to arī efektivitāti. Šanhui fans , elektrotehnikas profesors Stenfordā.
Daudziem nanostrukturētiem materiāliem ir sarežģīts dizains, un, lai uzklātu vairākus slāņus, ir nepieciešamas apgrūtinošas ražošanas metodes Ali Džeivijs , elektrotehnikas un datorzinātņu profesors UC Berkeley, kurš vada jauno darbu, kas ir ievietots žurnālā Nano burti . Viņš saka, ka nanopilāru audzēšanas tehnika ir salīdzinoši vienkārša un lēta.
Pētnieki izgatavo divus mikrometrus augstus nanopilārus ar 130 nanometru diametru un galiem 60 nanometru diametrā. Tie sākas, izveidojot veidni porām 2,5 milimetrus biezā alumīnija folijā. Vispirms tie anodē plēvi, lai izveidotu poru izkārtojumu, kas ir 60 nanometrus platas un vienu mikrometru dziļas. Pēc tam tie pakļauj foliju fosforskābes iedarbībai, lai paplašinātu poras līdz 130 nanometriem – jo ilgāk folija ir pakļauta skābes iedarbībai, jo plašākas kļūst poras. Atkārtoti anodējot plēvi, esošās poras kļūst par vienu mikrometru dziļākas, un šim papildu garumam ir sākotnējais 60 nanometru diametrs. Pēc tam šajās porās tiek nogulsnēts neliels daudzums zelta kā katalizators, lai katrā porā audzētu pusvadītāju materiāla kristālus – šajā gadījumā germānija, kas ir piemērots fotodetektoriem. Visbeidzot, daļa alumīnija tiek izgravēta, atstājot aiz sevis alumīnija oksīda membrānā iestrādātu germānija nanopilāru masīvu.
Javey saka, ka šī dažāda diametra un formas nanopīlāru izgatavošanas metode ir vienkārša salīdzinājumā ar citām pieejām, kas ietver sarežģītu materiālu montāžu pa slāņiem un sarežģītiem materiāliem, kas savieno vadus ar metāla nanodaļiņām.
Gārnets piekrīt, ka Džeivija metode varētu būt lēta, taču saka, ka vēl ir pāragri zināt, vai šī metode var pārvērsties par liela mēroga ražošanas procesu. Viņš saka, ka pats aizraujošākais ir pierādījums tam, ka nanostrukturēšana var ievērojami palielināt absorbciju.
Pielāgojot stabu izvietojumu, varētu izgatavot materiālus, kas absorbē garākus infrasarkano staru viļņu garumus, kas noderētu efektīvu, lētu infrasarkanās gaismas detektoru izgatavošanai. Kopš iesniegšanas Nano burti papīra, pētnieki ir arī izmantojuši tehniku, lai izgatavotu kadmija telurīda nanopilārus, kas ir labāk piemērots saules baterijām nekā germānija.