Kunstige mølløjne forbedrer ydeevnen af ​​siliciumsolceller

Efterligner strukturen på de stærkt antireflekterende overflader af de sammensatte øjne af møl, vi bruger blokcopolymer selvmontering til at producere præcise og afstembare nanotekstruerede designs i området ~ 20 nm på tværs af makroskopiske siliciumsolceller. Denne teksturering i nanoskala giver bredbåndsantirefleksegenskaber og forbedrer ydeevnen betydeligt sammenlignet med typiske antirefleksbelægninger. Korrekt konstruktion af en antirefleksbelægning indebærer håndtering af brydningsindeksfejl ved en pludselig optisk grænseflade. Den mest enkle fremgangsmåde introducerer et enkelt lag af et mellemliggende optisk indeks oven på en overflade for at skabe et system, der frembringer destruktiv interferens i reflekteret lys. Dette giver normalt fuld antireflektion ved kun en enkelt bølgelængde. Stigende bredbåndsdækning, til påføring i gennemsigtige vinduesbelægninger, militær camouflage, eller solceller, er muligt ved hjælp af flerlags tyndfilmskemaer. Et alternativ til tyndfilmbelægningsstrategier, nanoskala mønstre påført på overfladen af ​​et materiale, kan skabe et effektivt medium mellem substratet og luften. Sådanne strukturer giver bredbåndsantireflektion over en lang række indfaldende lysvinkler, når nanoskala, sub-bølgelængde teksturer er tilstrækkeligt høje og tæt på hinanden. I dette arbejde, vi forbedrer bredbåndsantirefleksionsegenskaberne for en nanofabrikeret møløjestruktur ved samtidig kontrol af både geometri og optiske egenskaber, ved hjælp af blokcopolymer selvmontering til at designe nanoforbindelser, der er tilstrækkeligt små til at drage fordel af et fordelagtigt materialeoverfladelag, der kun er få nanometer tykt.

Selvmonteringsbaserede metoder til fremstilling af teksturering reducerer refleksioner fra silicium solcelleoverflader til mindre end 1% på tværs af hele synlige og nær infrarøde spektrum og på tværs af en lang række indfaldende lysvinkler. Yderligere, blokcopolymerbaserede tilgange til materialedesign er skalerbare til fremstilling af store solcelleanordninger, med potentiale for implementering i silicium, siliciumnitrid, og glas, blandt andre.

CFN -muligheder:CFN's materialesyntesefaciliteter blev brugt til selvsamling af blokcopolymerer og deponering af atomlag. Nanofabrication Facility leverede reaktiv ionetsning. Scannende elektronmikroskopi blev udført i elektronmikroskopifaciliteten.