Исследователи из Университета Питтсбурга использовали нанотравяные структуры для производства стекла, которое пропускает большое количество света, несмотря на или, возможно, благодаря высокой мутности.
Как сообщает научный портал «Оптическое общество», это первое стекло с такой высокой мутностью и светопроницаемостью в одно и то же время. Таким образом, коэффициент светопроницаемости составил 95% при одновременной мутности на аналогичном уровне.
По данным исследователей, такая комбинация свойств могла бы способствовать повышению производительности фотоэлементов и светодиодов. Для проведения своих экспериментов исследователи использовали стекло, имеющее нанотравяную структуру со слоями высотой от 0,8 до 8,5 микрон и диаметром в несколько сотен нанометров. Разработанное учеными новое стекло должно было улучшить светочувствительность фотоэлементов. При этом наноструктуры должны были препятствовать отражению света от поверхности фотоэлемента. Вместо этого, несмотря на мутность, на полупроводниковый материал, из которого состоят фотоэлементы, попадает больше рассеянного света, который затем преобразуется в электроэнергию.
Для достижения оптимальных результатов все зависит от правильной высоты травы. Исследователи обнаружили, что более низкая нанотрава улучшает антиотражающие свойства, а более высокая увеличивает мутность. Стекло с нанотравой в 4,5 микрона демонстрирует хороший баланс между пропускной способностью в 95,6% и мутностью в 96,2% при длине волны в 550 нанометров (желтый свет, один из компонентов солнечного света).
Хотя исследователям еще предстоит определить точные затраты на производство нового стекла, считается, что они, вероятно, будут низкими. По данным исследователей, наноструктуры выгравированы в стекле с помощью так называемого реактивного ионного травления — масштабируемого и простого метода, который уже давно используется в печатных платах.
Кроме того, согласно отчету, у стекла есть еще одно качество: в воде оно становится из мутного прозрачным. Эту технологию можно было бы использовать, например, для создания приватной сферы в помещении. Обнаружен такой переход был случайно. Менеджер проекта Саджад Хаганифар заметил эту особенность при мойке стекла. Объяснение простое: «Вода течет между чрезвычайно гидрофильными — водолюбивыми — наноструктурами, так что стекло из нанотравы действует как плоская подложка». Поскольку вода имеет очень похожий показатель преломления, как и стекло, то свет просто проходит прямо через него. Без воды свет снова попадает на рассеивающие наноструктуры, и стекло становится мутным.
Сейчас ученые планируют протестировать инновационное стекло на долговечность и самоочищающиеся свойства, что в итоге также принесло бы пользу эффективности солнечных батарей.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2017/12/12/forscher-entwickeln-nanogras-glas-fuer-hoehere-effizienz-von-solarmodulen/