有了这种透明的塑料,窗户就可以变成太阳能导体发电

在努力改进大触摸屏、LED光面板和窗户红外太阳能电池的同时,密歇根大学的研究人员还使塑料变得导电,并使其变得更加透明。


他们提供了一种方法,通过创建三层防反射表面来帮助其他研究人员找到电导率和透明度之间的最佳平衡点。导电金属层夹在两种“电介质”材料之间,使得光可以很容易地通过。这些介电材料会减少塑料和导电金属层的反射。


领导这项研究的密歇根大学电子工程和计算机科学教授Jay Guo说:“我们开发了一种方法,使镀膜具有高透明度、高导电性、低雾度、优异的柔韧性、易于制作以及与不同表面的良好相容性。”


此前,Guo的团队已经证明,在塑料板上加一层金属(一层非常薄的银)使塑料板导电是可能实现的,其本身会减少大约10%的光透射。


塑料的透光率略低于玻璃,但通过防反射镀膜就可以提高塑料的透明度。Guo和他的同事、南京科技大学的客座教授Dong Liu意识到,他们可以制造出一种导电的防反射镀膜。


研究的第一作者Chengang Ji说:“人们理所当然地认为导电层的透光率低于基片,但是我们的研究显示情况并非如此。”


在这种情况下,研究小组选择的电介质是氧化铝和氧化锌。在靠近光源的一侧,氧化铝反射回光源的光比塑料表面要少;然后是由银和少量铜组成的金属层,只有6.5纳米厚;然后是帮助引导光进入塑料表面的氧化锌。一些光仍然会在塑料与空气接触的另一边被反射回来,但总的来说,光的传输比只使用塑料要好。透光率为88.4%,而仅塑料的透光率为88.1%。


有了这些理论结果,研究小组预计,其他研究人员也能设计出类似的三明治式柔性高透明导体,这种导体比单用塑料的透光度更高。


Liu说:“我们告诉人们,对于目标电导率来说,电介质-金属-电介质的导体结构可以变得有多透明。我们还告诉了他们如何逐步实现高透光率。”


方法就是选择合适的电介质,然后计算出每个电介质的合适厚度,以抑制薄金属的反射。一般来说,在塑料和金属之间的材料应具有较高的折射率,而靠近显示器或光源的材料应具有较低的折射率。


Guo正在继续推动这项技术的发展,他正在合作一个项目,将太阳能电池中的透明导体安装在窗户上,它们可以吸收红外光并将其转化为电能,同时留下可见光谱来照亮房间。他还提出大型面板交互式显示器,以及可以像后窗一样融化冰的汽车挡风玻璃。


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