Национальная лаборатория Lawrence livermore, возглавляемая anna hiszpanski, разработала рекомендации по альтернативе антибликовым покрытиям на оптических устройствах, таких как солнечные элементы, очки и камеры, путем проектирования их поверхностей со слоями иерархических структур на микро- и нанометровой длине. кредит: национальная лаборатория Lawrence livermore

когда речь заходит о солнечных батареях, меньше - тем меньше их поверхности отражают солнечные лучи, тем больше энергии может быть получено. типичным решением проблемы отражательной способности является антибликовое покрытие, но это не всегда может быть лучшим решением в зависимости от приложения.

исследователи Lawrence livermore national lab (llnl) разработали рекомендации для альтернативы антибликовым покрытиям на оптических устройствах, таких как солнечные элементы, очки и камеры, обнаружив, что отражательная способность кремниевой оптики может быть уменьшена до 1 процента при помощи инженерных их поверхности со слоями иерархических структур на микро- и нанометровой длине.

группа исследователей, возглавляемая инженером-химиком anna hiszpanski и uc santa cruz, аспирантом juan diiaz leon, описала параметры в недавней публикации, опубликованной журналом передовых оптических материалов. технология уходит своими корнями в природу, имитируя иерархические структуры, обнаруженные в глазу мотыля, позволяя им поглощать больше света и лучше перемещаться в темноте.

«Это другой антиотражающий подход», - сказал онцпанский, который проводил эксперименты и был автором совместного доклада на бумаге. «Правила проектирования для этих иерархических антиотражающих структур не были явно указаны в этих шкалах размеров. я надеюсь, что они позволят другим быстрее разрабатывать и изготавливать оптимальные структуры с антибликовым свойствами, необходимым для их приложений ».

отражения от поверхностей могут быть серьезной проблемой в оптике, согласно диазалину, который выполнил компьютерное моделирование. как правило, однослойные антиотражающие покрытия используются для противодействия им, используя деструктивные помехи для устранения отражений только для узкой полосы длин волн и углов обзора. однако, когда требуется пониженная отражательная способность на нескольких длинах волн и углах обзора, необходимы разные подходы, сказал он.

в исследовании группа обнаружила, что среднее полусферическое или полное отражение кремния может составлять до 38 процентов, но если только микромасштабные пирамидальные структуры сконструированы в кремнии, как это принято в солнечных батареях, коэффициент отражения падает примерно до 11 процентов. однако путем укладки микро- и наноразмерных массивов поверх более крупных структур общая отражательная способность может быть уменьшена до всего лишь от 1 до 2 процентов независимо от угла входящего света.

если бы солнечные элементы могли быть текстурированы, чтобы собирать больше света на всех углах, сказал герцпанский, их не нужно было бы отслеживать с положением солнца в небе и потенциально могли бы быть более эффективными при преобразовании энергии. при использовании в очках иерархические структуры могут устранить отражательную способность и блики, не производя зеленый или фиолетовый цветовой эффект, который имеют современные антибликовые стекла. камеры смогут снимать фотографии в нижнем свете. эта технология также может быть переведена на телескопы и дифракционную оптику.

диаз-леон использовал пакет волновой оптики для имитации поведения структур глаз моль, объединив их в иерархическом порядке. исследователи поняли, что периодичность структур (рекуррентность) изменила их антиотражающие свойства, поэтому они имитировали структуры с аналогичным размером, но ввели апериодичность, чтобы лучше понять этот эффект.

«С помощью этих симуляций нам удалось разработать набор правил проектирования, чтобы объединить различные структуры глаз мотылей в иерархическом порядке для конкретной потребности в свойствах против отражения», - сказал диасон леон. «Мы обнаружили, что, комбинируя структуры мольного глаза разных размеров, вы можете не только уменьшить отражения в области длины волны, которую они должны использовать (следуя ранее известному эмпирическому правилу), но также можно дополнительно уменьшить отражения на заданной длине волны ассортимент.\"

в частности, диасон-леон сказал, что, используя солнечный спектр в качестве цели, исследователи узнали, что обычные микромасштабные пирамидальные структуры в значительной степени уменьшают зеркальное отражение - зеркальную отражательную способность, обнаруженную на полированных поверхностях, тогда как небольшие структуры нанометрового масштаба уменьшают диффузное отражение , который состоит из отражений, исходящих от углов, отличных от основного зеркального угла отражения. объединив две различные структуры с различными размерами, исследователи могут выборочно минимизировать зеркальные и диффузные отражения. Кроме того, они узнали, что, хотя общий коэффициент отражения для периодических и апериодических структур был схожим, апериодичность уменьшает зеркальное отражение и увеличивает диффузную отражательную способность, полезную при попытке минимизировать определенную (зеркальную или диффузную) отражательную способность в зависимости от конечного применения.

hiszpanski сфабриковал образцы в llnl, используя все безмасляные и мокрые травильные (химические) методы, делая процесс легко масштабируемым для больших площадей. методы изготовления уникальны для кремния, но исследователи надеются перенести их на пластмассы и стекло. они планируют сотрудничать с uc berkeley, чтобы сделать солнечные элементы и попытаться повысить эффективность, а также перевести методы на гибкие подложки с потенциальным использованием в очках.

Источник: Phys

Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт: http://www.semiconductorwafers.net ,

отправьте нам письмо по адресу angel.ye@powerwaywafer.com или powerwaymaterial@gmail.com ,