Подход к текстурированию поверхности на основе блок-сополимеров позволил получить хорошо воспроизводимые, хорошо организованные поверхности, которые уменьшают отражение от поверхностей кремниевых солнечных элементов до менее 1% во всем видимом и ближнем инфракрасном спектре и в широком диапазоне падающего света. углы. Кроме того, подходы на основе блок-сополимеров полностью масштабируемы для производства фотоэлектрических устройств большой площади с большим потенциалом для простой реализации в архитектуре на основе кремния, нитрида кремния и стекла, среди других материалов.
Используя самосборку блок-сополимера, ученые CFN имитировали текстуру, обнаруженную на сильно просветляющих поверхностях составных глаз бабочек, и создали точные и настраиваемые конструкции с нанотекстурой в диапазоне ~ 20 нм на макроскопических кремниевых солнечных элементах.
Наноразмерное текстурирование придает широкополосные антиотражающие свойства солнечным элементам и значительно улучшает их характеристики по сравнению с типичными антиотражающими покрытиями. Правильный дизайн антиотражающего покрытия предполагает устранение несоответствия показателя преломления на резком оптическом интерфейсе.
Самый простой подход заключается в использовании одного слоя промежуточного оптического индекса поверх поверхности для создания системы, создающей деструктивную интерференцию в отраженном свете. Обычно это обеспечивает полное просветление только на одной длине волны. Все чаще широкополосное покрытие для прозрачных оконных покрытий, военной камуфляжа или солнечных батарей, среди прочего, возможно с использованием многослойных тонкопленочных схем.
В качестве альтернативного подхода наноразмерные узоры, наложенные на поверхность материала, могут создавать эффективную среду с градиентным показателем преломления между поверхностью и воздухом. Такие узоры обеспечивают широкополосное просветление в широком диапазоне углов падающего света, когда наноразмерные текстуры субволновых размеров достаточно высоки и расположены близко друг к другу.
В работе CFN широкополосные антиотражающие свойства нанотехнологической структуры «глаз микрорельефа» улучшаются за счет одновременного управления как геометрией, так и оптическими свойствами, с использованием самосборки блок-сополимера для создания наноструктур, которые достаточно малы, чтобы воспользоваться преимуществом полезного поверхностного слоя материала. это всего несколько нанометров толщиной.
Исследования проводились в Центре функциональных наноматериалов Брукхейвенской национальной лаборатории при поддержке U.S. Департамент энергетики, Управление фундаментальных энергетических наук, по контракту №. DE-SC0012704.
Это исследование сотрудников CFN при поддержке BES SUFD, а также BNL.
Ни одно другое подразделение BES не поддерживает это. Это основной контракт Брукхейвена, который является контрактом между U.S.
Министерство энергетики и Brookhaven Science Associates, устанавливающее условия работы Брукхейвенской национальной лаборатории.