納米級的電線、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)明了一種更簡單、廉價的方法，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，是一個簡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，納米級的結(jié)構(gòu)能帶來獨(dú)特的優(yōu)勢。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。

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問題，”崔說。可以用光刻刻出精確尺寸的納米級特征，但是它既昂貴又困難。簡單的技術(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)為這個每秒能在不平的表面涂0.8厘米的工藝，對實(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。