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纳米级草结构玻璃有效提升太阳能电池和LED性能

日期: 2019-10-28
浏览次数: 57
来源: www.yuhua-glass.cn

宾夕法尼亚州匹兹堡大学的研究人员第一次同时制造出具有如此高的雾度和透光率的玻璃,这些特性的组合可以帮助提高太阳能电池和LED的性能。报道使用的是纳米级的类似草的结构,可以通过用水将其从浑浊转换为透明。这对于创建可改变雾度或不透明度以控制房间隐私或阻止阳光眩光的智能窗户很有用。

新型玻璃

在Optica中,研究人员描述了他们的新型纳米草基玻璃,该玻璃可实现创纪录的95%的透光率,同时雾度也类似。研究人员对刻蚀高度为0.8至8.5微米的纳米草结构的玻璃进行了实验,每个玻璃的直径均为几百纳米。

可切换性的发现是偶然性之一。研究负责人,研究生Sajad Haghanifar说:“当我发现用水清洗它时,我正在清洗新的纳米草玻璃。” 尽管发现是偶然的,但可以很容易地解释它。“水进入亲水性极高的纳米结构之间,使纳米草玻璃的作用类似于平坦的基底。由于水的折射率与玻璃非常相似,因此光线直接穿过玻璃。当水被去除时,光线会撞击玻璃。分散纳米结构,使玻璃显得朦胧。”

使用纳米草改善太阳能电池

Leu的小组开发了这种新玻璃,以提高太阳能电池捕获光并将其转化为电能的能力。纳米结构图案可以防止光从太阳能电池的表面反射出来。这些结构还散射进入玻璃的光,从而帮助更多的光到达太阳能电池内的半导体材料,然后将其转换为电能。

新型玻璃采用了独特的纳米结构图案,看起来像草。因为这些结构比以前使用的纳米结构高,所以它们增加了光被散射的可能性。尽管具有纳米结构的玻璃看起来是不透明的,但测试表明,大多数散射光都可以穿过玻璃。

玻璃具有高雾度和高透射率这一事实也可以使其用于LED,LED的工作原理与太阳能电池相反,它通过使用进入半导体的电能产生光,然后从设备。新玻璃可能会增加从半导体到周围环境的光通量。

找到合适的“草”高

研究人员发现,较短的纳米草可改善玻璃的抗反射性能,而较长的纳米草则可增加雾度。具有4.5微米高纳米草的玻璃对于550纳米波长的光(黄光,是太阳光的一部分)显示出了95.6%的透光率和96.2%的雾度的良好平衡。

尽管需要更多的工作来估算制造这种新玻璃的确切成本,但研究人员预测,由于这种玻璃易于制造,因此价格便宜。使用称为反应离子蚀刻的方法将纳米结构蚀刻到玻璃中,该方法是通常用于制造印刷电路板的可扩展且直接的方法。

要将玻璃变成从朦胧到透明的智能窗户,需要在纳米草玻璃上放置一块传统玻璃。可以使用泵使液体流入两个玻璃杯之间的空间,并且可以使用风扇或泵除去水。研究人员还表明,除水外,使用丙酮和甲苯还可以使玻璃从浑浊变成透明。

Haghanifar说:“我们现在正在对新型纳米草玻璃进行耐久性测试,并对其自清洁性能进行评估。” “自清洁玻璃非常有用,因为它可以避免需要机器人或手动清除灰尘和碎屑,而这会降低太阳能电池板的效率,无论是在房屋上还是在火星探测器上。”

匹兹堡大学斯旺森工程学院的Paul W. Leu说:“当今可用的可开关玻璃非常昂贵,因为它使用透明的导电层在整个玻璃上施加电压。” “我们的玻璃的制造成本可能会降低,因为只需涂敷或除去液体,即可在几秒钟内切换不透明性。”

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