บาคาร่าเว็บตรง วิธีการทำงานพื้นผิวฟิล์มซิลิกอนแบบนาโนเท็กซ์เจอร์ของ HUD (ซ้าย) ช่วยเพิ่มการดูดกลืนแสงได้มากดังที่แสดงไว้ทางด้านขวา แม้ว่าโซลาร์ฟาร์มจะให้การผลิตพลังงานที่สะอาดและเชื่อถือได้ แต่ก็กินพื้นที่และไม่สามารถใช้งานได้ในใจกลางเมืองและพื้นที่รอบนอก โซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์ทางเลือกสำหรับอนาคตอันใกล้นี้อยู่ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดบางไมครอน
อุปกรณ์เหล่านี้ควบคู่ไปกับการผลิตซิลิกอน
ราคาประหยัดที่มีน้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นของฟิล์มบาง นำโดยMarian FlorescuและEsther Alarcon-LladoนักวิจัยจากUniversity of Surrey , Imperial College LondonและCenter for Nanophotonics ของ AMOLFร่วมมือกันเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่มีอยู่ กระดาษที่ออกใหม่ของพวกเขาในACS Photonicsอธิบายคุณสมบัติของอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่พวกเขาคิดค้นและทดสอบ
การดูดซับผ่านกับดักแสง
ปัญหาหลักเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่บางมากขึ้นเรื่อยๆ คือ ความหนาที่ต่ำกว่าจะมีประสิทธิภาพการดูดกลืนแสงที่ต่ำกว่า แสงส่วนใหญ่สะท้อนจากพื้นผิวหรือส่องผ่านทั้งหมด “เกือบหนึ่งในสามของแสงสะท้อนออกมาตรงๆ [วัสดุ] โดยไม่ถูกดูดซับและใช้พลังงาน” Florescu กล่าวเสริม “ชั้นพื้นผิวทั่วทั้งแผ่นซิลิกอนช่วยแก้ปัญหานี้ได้”
การทำให้พื้นผิวของซิลิกอนมีพื้นผิว ทำให้แสงแดดที่ตกกระทบถูกกระจายเข้าไปในระนาบของฟิล์มบางของซิลิกอนแทน “ดัก” แสงในวัสดุ รูปแบบการเรียงลำดับแบบปกติไม่เพียงพอสำหรับงานนี้ เนื่องจากจะสะท้อนแสงอาทิตย์ที่ความยาวคลื่นและมุมตกกระทบเท่านั้น อีกทางหนึ่ง รูปแบบที่ไม่เป็นระเบียบสามารถกระจายช่วงความยาวคลื่นกว้างๆ เข้าไปในฟิล์มได้ แต่ก็ไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนัก
ทีมงานใช้การออกแบบพื้นผิวเฉพาะ
ที่เรียกว่ารูปแบบ Hyperuniform Disorder (HUD) สื่อ HUD มีการจำกัดการสุ่ม ซึ่งทำให้พวกมันทำตัวเหมือนของแข็งที่เป็นระเบียบมากกว่าวัสดุอสัณฐาน ด้วยเหตุนี้ จึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในการกระเจิงและการเลี้ยวเบนของแสงทางวิศวกรรม
เซลล์แสงอาทิตย์ HUD รูปที่ 2
รูปแบบการทดสอบพื้นผิวที่ไม่เป็นระเบียบของไฮเปอร์ยูนิฟอร์มทั้งสามนี้ได้รับการทดสอบเพื่อปรับปรุงการดูดกลืนแสงของฟิล์มสุริยะแบบบาง (มารยาท: CC BY 4.O/Tavakoli et al. )
นักวิจัยได้แกะสลักลวดลาย HUD ลงในฟิล์มซิลิกอนหนา 1 ไมครอนขนาด 200 นาโนเมตร (ดูรูปด้านบน) จากนั้นจึงเคลือบฟิล์มด้วยความต้านทานโพลีเมอร์เคลือบสปิน
ซึ่งลดการสะท้อนแสงโดยการทำให้ดัชนีการหักเหของแสงใกล้กับอากาศมากขึ้น ด้วยการผสมผสานเทคนิคนี้ ทีมงานได้บันทึกการดูดกลืนแสงอาทิตย์ที่ 66.5% ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมากจากค่าการดูดกลืนแสง 25.5% ของฟิล์มที่ไม่เจือปน การปรับปรุงนี้ส่งผลให้โฟโตเคอร์เรนซีเทียบเท่าการดูดกลืนที่ 26.3 mA/ซม. 2ซึ่งสูงกว่าผลการรายงานที่ดีที่สุดอันดับถัดไปที่ 19.72 mA/ซม. 2สำหรับเซลล์ที่มีความหนาใกล้เคียงกัน
รูปแบบ HUD ใด?
ทีมงานได้ทดสอบการออกแบบลวดลาย HUD หลายแบบ รวมถึงเครือข่าย HUD, รู HUD และรูปแบบสไปโนดัล ( ซ้ายไปขวาภาพด้านบน) การออกแบบแต่ละชิ้นได้รับการพัฒนาอย่างมากตามประสิทธิภาพและการดูดซับแสงของฟิล์มเนทีฟที่ยังไม่ได้แกะ โดยรูปแบบสปิโนดัลจะตัดขอบส่วนอื่นๆ ออกอย่างมีประสิทธิภาพเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การนำพื้นผิวสไปโนดัลไปใช้ในวงกว้างจำเป็นต้องมีการพัฒนาทางเทคโนโลยีเพิ่มเติม
เพื่อเพิ่มความละเอียดของลวดลายของโครงสร้าง
aperiodic ในทางกลับกัน รู HUD และรูปแบบเครือข่ายเกิดขึ้นตามธรรมชาติในระบบทางกายภาพจำนวนมาก ซึ่งชี้ให้เห็นถึงการสร้างที่เรียบง่ายและปรับขนาดได้มากขึ้น ทีมงานประมาณการว่าการใช้รูปแบบที่คล้ายกัน นักวิจัยจะสามารถบรรลุประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงกว่า 20% สำหรับเซลล์ผลึกซิลิกอนที่มีความหนา 1 ไมครอน
อ่านเพิ่มเติมภาพถ่ายของ Yongjie Wang ถือโซลาร์เซลล์ระหว่างนิ้วโป้งกับนิ้วชี้โดยมี Gerasimos Konstantatos อยู่ด้านหลัง
ความผิดปกติทางวิศวกรรมทำให้เซลล์แสงอาทิตย์บางเฉียบมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ
Alarcon-Llado กล่าวเสริมว่า “ตัวดูดซับซิลิกอนที่บางกว่ามีความทนทานต่อข้อบกพร่องทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าเมื่อเทียบกับตัวดูดซับที่หนา ซึ่งหมายความว่าเซลล์ซิลิกอนบางที่มีประสิทธิภาพสูงยังสามารถทำจากซิลิกอนเกรดต่ำ ซึ่งจะช่วยลดความต้องการพลังงานสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ซิลิกอนดิบและลดเวลาคืนพลังงาน” การจับคู่คุณสมบัติเหล่านี้กับการพัฒนาพื้นผิวของทีมทำให้เกิดความหวังสำหรับการใช้งานในอนาคตที่เซลล์ซิลิคอนเทกองที่หนักกว่าและแข็งแกร่งกว่าไม่สามารถทำได้ รวมถึงในอาคาร รถยนต์ และในอวกาศ
ในการศึกษาในอนาคต ทีมงานหวังว่าจะใช้อิมเมจ IPMU เพื่อแสดงภาพยา radionuclide therapy (TRNT) ที่เป็นเป้าหมายในร่างกาย “ยา TRNT กำหนดเป้าหมายจุดสังเกตเฉพาะในเซลล์มะเร็งและสะสมในเซลล์มะเร็ง” Yagishita อธิบาย “แม้ว่าเภสัชจลนศาสตร์ของยาจะมองไม่เห็นตามปกติ แต่ก็เป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่จะเห็นภาพยา TRNT เพราะบางชนิดปล่อยรังสีแกมมาหรือรังสีเอกซ์ ดังนั้น ในตอนนี้ เรากำลังมุ่งเน้นไปที่การแสดงภาพเภสัชจลนศาสตร์ของยา TRNT”
เมื่อได้รับการฝึกฝนให้รู้ว่าสัญญาณแผ่นดินไหวในเมืองถูกปิดบังด้วยคลื่นไหวสะเทือนของมนุษย์ UrbanDenoiser ถูกใช้เพื่อตรวจสอบข้อมูลที่ถ่ายที่สถานีห้าแห่งระหว่างเกิดแผ่นดินไหวในปี 2014 ที่กระทบ La Habra ในเขตเมืองลอสแองเจลิส ด้วยการกรองสัญญาณรบกวนที่เกี่ยวกับมนุษย์ อัลกอริธึมตรวจพบเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่เกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหวมากกว่าแคตตาล็อก Quake Template Matching ถึง 10% ซึ่งปัจจุบันเป็นแคตตาล็อกแผ่นดินไหวที่ครอบคลุมมากที่สุดสำหรับแคลิฟอร์เนียตอนใต้
“แนวทางใหม่ของเราขยายขีดความสามารถของหุ่นยนต์อ่อนทางการแพทย์แบบไร้สายไปสู่การใช้งานในการผ่าตัด ในขั้นตอนต่อไป เราจะสาธิตการทำงานดังกล่าวในการผ่าตัดสัตว์ขนาดเล็กใน สภาพ ร่างกาย ” Hu และ Sitti กล่าว กับ Physics World บาคาร่าเว็บตรง
