用纳米线阵列提高太阳能电池效率

时间：2021-08-13 19:52:02 来源：

LLNL科学家的新研究表明，通过使用提供高透射率和高电连接的金属纳米线网格可以改善太阳能电池效率。通过创造性的共享图像。

透明电极是太阳能电池和电子显示器的关键组件。为了在太阳能电池或向显示器注入电力的电力中，您需要像金属一样导电接触，但也需要能够在（对于太阳能电池）或OUT（用于显示）的光线（用于显示器）。

金属是不透明的，所以目前的技术使用金属氧化物，最常见的氧化铟锡 - 近乎临界稀土金属 - 作为导电接触。由于这种稀土金属的供应是有限的，Lawrence Livermore国家实验室（LLNL）研究人员已经转向有序的金属纳米线网格，提供高透射率（由于纳米线的小径），高电连接（由于许多接触点）在网格中）并使用更多常见元素。该研究显示在柔软物质中。

纳米线阵列还具有用于光学超材料的应用 - 通常由金属和电介质制成的复合材料 - 具有本质上未发现独特的光学性质。例如，所有天然存在的材料都具有正折射率。但是，超材料可以设计成具有负折射率，这意味着通过这种材料的光线将沿着通常看到的方向朝着相反的方向延伸，并且可以产生像固化装置和完美镜片等结构。

因为光学超材料的结构必须小于它们的起作用的波长，所以在可见波长下操作的光学超材料，需要大约100纳米或更小的特征。

“我们已经证明了一种可扩展的方法来创建金属纳米线阵列，并在具有可调谐的亚100纳米尺寸和几何形状的方框上啮合，”项目的主要调查员Llnl材料科学家Anna Hiszpanski表示。“我们能够获得比传统的纳米采册技术可以生产的可比或更小的尺寸，并在与现实世界应用相关的明显更大的区域上进行。”

对于透明电极应用，具有这样的小金属纳米线网格是重要的，因为它们的小纳米尺寸直径能够通过沿阵列/网格的有序性质增加纳米线之间的电触头的数量，而导电性增加，因此具有更多的光。

“排序纳米线增加电线之间的电互连的数量是非常理想的，但难以理解，”他Zpanski说。“建立块共聚物的自组装行为，其他团体已经证明，我们遇到了这一挑战并创建了有序的金属纳米线网格。我们用于制造这些有序纳米线网格的非常简单的自下而上的方法是固有的可扩展到设备相关区域。“

使用这些传统的超材料技术的常见样品大小区域是100微米（平方），但是该团队能够创建具有超过厘米（平方）区域的纳米模式 - 区域超过六个数量级。

“开始在实验室和应用中使用这些超级材料，在较大的领域的制造是必然的，”本文共同作者的Llnl Materials Scientics Yong Han表示。

下一步是增加金属纳米线网的电导率。

其他LLNL共同作者包括罗切斯特大学目前在罗切斯特大学的领导作者Timothy Yee，John Roehling和Fairbor Llnl Scientist Carla Watson。

该工作由LLNL的实验室定向研发计划提供资金。

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