納米級(jí)的電線、孔隙、凹凸塊以及其他紋理都能極大改善太陽能電池、顯示器甚至自潔涂料的性能。現(xiàn)在斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種更簡(jiǎn)單、廉價(jià)的方法，在大的表面上增加這些特征。

納米球涂層：使用旋轉(zhuǎn)的桿子來沉淀硅納米球的墨水懸浮液，是一個(gè)簡(jiǎn)單形成納米紋理不平涂層的方法

在與光相互作用的設(shè)備中，納米級(jí)的結(jié)構(gòu)能帶來獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如，覆蓋有納米柱的薄膜太陽能電池的效率更高，因?yàn)榧{米柱能吸收更多的光線，并將其轉(zhuǎn)化為電力。其他納米級(jí)的材質(zhì)也能為光電設(shè)備如顯示背光帶來相似的優(yōu)勢(shì)。

斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)和工程教授崔屹(YiCui)領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)新的研究，他說挑戰(zhàn)在于將它擴(kuò)展到大面積區(qū)域。“許多方法太復(fù)雜而且不能解決這個(gè)問題，”崔說。可以用光刻刻出精確尺寸的納米級(jí)特征，但是它既昂貴又困難。簡(jiǎn)單的技術(shù)，例如用旋轉(zhuǎn)涂層法在表面涂上納米粒子，或者用酸蝕刻出小孔都不太精確。

崔的團(tuán)隊(duì)改良了一種商業(yè)上用來制造柔軟包裝的方法。用纏繞著電線的棒均勻地沉淀含有二氧化硅納米球的液體涂料。經(jīng)過處理的表面有特殊的納米級(jí)結(jié)構(gòu)特性。

改變納米粒子的尺寸，使用不同直徑的電線，之后采用化學(xué)處理能進(jìn)一步改善表面的特性。涂層方法和在塑料、金屬及其他材料上打印柔軟裝置的卷對(duì)卷工藝是一致的，它還能用在堅(jiān)硬的表面如玻璃上。

在《納米快報(bào)》(NanoLetters)上，崔報(bào)告他和他的團(tuán)隊(duì)制成了超疏水表面和概念驗(yàn)證的太陽能設(shè)備。為了制造太陽能電池，研究人員把金屬和非晶硅沉淀到崎嶇不平的表面上。結(jié)果是，與使用同等數(shù)量材料的平整表面相比，它能多吸收42%的光線。崔希望納米級(jí)的紋理使得用很少的材料制造高效薄膜太陽能電池成為可能;過去他曾用光刻法和其他復(fù)雜的制造技術(shù)制造過這樣的設(shè)備。

“這項(xiàng)研究展示了一種簡(jiǎn)單但有效的方法，實(shí)現(xiàn)在大面積區(qū)域內(nèi)可控地聚集納米球，”加州大學(xué)伯克利分校的電力工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授阿里?加維(AliJavey)說，“這可能是一條通往更高效薄膜太陽能電池的道路，而不提高成本及生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。”

密歇根大學(xué)的電力工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授郭凌杰(L.JayGuo)正在研發(fā)卷對(duì)卷式印刷系統(tǒng)，他表示該方法可以用于太陽能電池和顯示器。“它利用傳統(tǒng)的繞線涂層方法，能適用于大面積的基礎(chǔ)層。”但是，他認(rèn)為這個(gè)每秒能在不平的表面涂0.8厘米的工藝，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)來說可能不夠快，除非斯坦福大學(xué)的研究人員加快研究提高其速度。

目前崔正開展兩方面的工作。他的團(tuán)隊(duì)正在調(diào)整粒子的大小以及相互之間的距離，以確定哪一種特性對(duì)太陽能電池最佳。他還在研發(fā)一種發(fā)光二極管的涂層，希望能使液晶顯示器更亮。