Създадени са самоизграждащи се фотоволтаични клетки - BBC News Bulgarian Service
Споделете съобщение в
Външните връзки ще се отварят в отделен прозорец
Външните връзки ще се отворят в отделен прозорец
Учените демонстрираха прост и евтин начин за създаване на самоорганизиращи се електронни устройства.
Те се основават на факта, че водата и течното масло не се смесват, а образуват сложни агрегатни молекули на границата между течностите.
Прилагането на този принцип може да помогне за разширяване на масовото производство на висококачествени електронни схеми и други компоненти, изоставяйки познатите методи за създаване на печатни схеми.
Досега учените се опитваха да използват гравитацията, за да създадат такива самосглобяващи се компоненти, като прибягваха до ефекта на утаяване или утаяване на смеси, суспендирани в течност.
Като част от този метод, върху матриците на такива устройства се прилагат вдлъбнатини, които точно съответстват по форма на микрочастиците, суспендирани в разтвора. Последните се отлагат като песъчинки и заемат определените им позиции върху матрицата.
„От две години се опитваме да възпроизведем този ефект, но така и не успяхме да създадем работещо устройство“, обяснява Хайко Джейкъбс от Университета на Минесота, който ръководи изследователския екип.
Действието на механизма за самосглобяване
- Емулсията масло във вода съдържа редица отделни компоненти на бъдещите фотоволтаични клетки.
- Всеки от тях има молекула, привличаща водата в долната си част, и молекула, отблъскваща водата в долната си част.
- Компонентите заемат строго определено положение на границата между течностите в емулсията
- Матрицата на фотоклетката има предварително гравирани празнини, предназначени за компоненти.
- Когато матрицата е потопена в емулсията ипреминавайки през граничната зона между две течности, компонентите заемат мястото си в матрицата.
Учените решили да приложат ефект, познат на всеки, който е приготвял дресинги за салата от масло и оцет. Както знаете, тези течности не се смесват помежду си.
Първо, те създадоха матрица, върху чиято повърхност беше нанесен слой с нарези от калаена сплав, която по форма съответстваше на компонентите на слънчевата клетка.
След това те изработиха действителните компоненти на фотодиодната батерия, всеки от които представляваше многослоен комплект от силиций и злато с дебелина само няколко микрона.
Всяка от страните на такива възли има различни покрития. Силициевият слой има хидрофобна (водоотблъскваща) молекула, отложена върху него. Златният слой, напротив, има хидрофилна молекула, която привлича вода към себе си.
Чрез регулиране на плътността на двете течности в емулсията, изследователите гарантират, че матрицата е, така да се каже, в суспендирано състояние между тях.
Масово производство на поточната линия
Такива матрици се влачат с помощта на конвейерно устройство през зоната за разделяне в емулсията, докато съдържащите се в нея компоненти се привличат към своите ниши на повърхността на матрицата.
Учените успяха да направят работещ прототип на фотодиодно устройство, съдържащо 65 000 компонента само за 3 минути
След като доказаха, че този метод е продуктивен, изследователите сега са заети, от една страна, с миниатюризирането на компонентите, а от друга страна, с усложняването на крайните устройства.
От особен интерес е фактът, че този метод е приложим за почти всички материали, включително гъвкави и твърди, пластмаси, метали и полупроводници.
Бабак Парвиз, професорНанотехнологиите във Вашингтонския университет в Сиатъл казват, че методът е лесно мащабируем и приложим за създаване на материали с нови свойства, необходими за масово производство на фотооптични устройства и слънчеви клетки.