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美国西北大学开发新方法可提高光伏宽带光的吸收

2017-08-09 17浏览 标签: 光伏

2017年8月7日,美国西北大学的一个跨学科研究团队利用数学和机器学习来设计太阳能电池光管理材料,与此同时采用新的纳米制造技术研究纳米材料表面。

Wei Chen教授表示:“我们已经弥补了设计与纳米制造,我们现在正在用一个简单的数学函数来进行设计和优化,并同时进行加工,不再逐个的设计结构。”

快速的、高度可扩展的、流畅的方法可以替代繁琐的试错纳米制造和设计方法,而且往往需要大量的资源来完成。Teri Odom教授表示:“纳米结构的一致设计与工艺为避免试错制造铺平了道路,增加了纳米光子器件原型的成本效益。”

研究人员目前对超薄柔性太阳能电池中的纳米光子材料很感兴趣。对于太阳能电池而言,理想的纳米结构表面具有准随机结构,这意味着结构看起来是随机的,但是具有图案。设计这些图案可能是困难并且耗时的,因为有成千上万的几何变量必须同时优化,以发现最佳的表面图案来吸收最多的光。

Wei Chen教授表示:“进行优化设计是一件非常乏味的工作,您可以使用类似于3D打印的纳米光刻技术,但是只需打印几平方米即会花费数千美元,这是不实际的。”

为了绕过纳米光刻的问题,Odom和 Chen制备了具有皱纹光刻的准随机结构,这种新的纳米制造技术可以将皱纹图案快速转移到不同的材料中,实现几乎无限数量的准随机纳米结构。通过对基材施加应变而形成,褶皱是用于规模化制造纳米表面结构的简单方法。

该团队论证了在硅晶片上制造3D光子纳米结构的一致设计和制造方法,可潜在的用于太阳能电池领域。所产生的材料在800至1,200 nm波长范围内比其他设计吸收了更多的光。

接下来,该团队计划将其方法应用于如聚合物、金属和氧化物等材料上,并应用于其他光子学领域。

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