Coating van nanodeeltjes elimineert reflectie van glas
Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Ans Hekkenberg
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=300382
printerversie
4 juni 2015
Coating van nanodeeltjes elimineert reflectie van glas
Reflectie van licht vanaf een glazen oppervlak is een alledaags probleem en beperkt de prestaties van zonnepanelen en de schermen van smartphones en tablet computers. Onderzoekers van FOM-instituut AMOLF hebben een nieuwe en eenvoudige manier gevonden deze reflectie te voorkomen door het
glasoppervlak te voorzien van een patroon van glazen nanodeeltjes.
Figuur 1. Schets van de werkwijze
vergroten Figuur 1. Schets van de werkwijze
Schets van de werkwijze: een dunne coating vloeibare silica solgel wordt aangebracht op een glazen substraat. De rubberen stempel drukt de nanocilinders in de solgel.
Figuur 2. Lichtreflectie
vergroten Figuur 2. Lichtreflectie
Foto van licht dat reflecteert van het scherm van een smartphone met de antireflectiecoating (onderaan) en zonder deze coating (bovenaan). De reflectie is aanzienlijk afgenomen.
Figuur 3. Verschil in reflectie
vergroten Figuur 3. Verschil in reflectie
Foto van een zonnecel in een glazen behuizing. Links met de antireflectiecoating en rechts zonder deze coating. Zonder coating is duidelijk de reflectie van de wolken in de lucht zichtbaar; met coating is de cel volledig donker.
De reflectie van licht dat invalt op een materiaal wordt bepaald door de brekingsindex. Glas, een veelgebruikt materiaal in zonnepanelen en beeldschermen, heeft een brekingsindex van 1,5 en reflecteert 4 procent van het invallende licht. De reflectiviteit kan verminderd worden door toepassing
van een antireflectiecoating, die een brekingsindex moet hebben van 1,2 om de reflectie volledig weg te nemen. In de natuur zijn echter geen materialen te vinden met een zo lage index.
Het AMOLF team gebruikte 'soft-imprint' technologie om een matrix van glazen nanocilinders op een glazen substraat aan te brengen. De effectieve index van deze coating wordt bepaald door de dichtheid van de nanocilinders en is zo ontworpen dat deze precies 1,2 bedraagt. Op die manier werd de
gecombineerde reflectiviteit aan beide kanten van een glazen substraat verminderd van 7,4 procent tot 0,6 procent. De lage reflectiviteit blijft over een groot bereik van invalshoeken, tot 50 graden, behouden.
In soft-imprintlithografie wordt met behulp van een rubberen stempel een nanopatroon overgedragen op een vloeibare laag sol-gel glas, die vervolgens door middel van spin-coating op het glazen substraat wordt aangebracht. Na het drogen van de geprinte glaslaag is deze mechanisch sterk en
waterafstotend. De onderzoekers brachten hun coating aan op miniatuur zonnepanelen en toonden aan dat de efficientie hierdoor met 2,8 procent toeneemt. Ook lieten ze zien hoe de weerspiegeling op het scherm van een smartphone met de nanocoating weggenomen wordt.
Albert Polman: 'Deze experimenten vormen het proof-of-principle. De volgende stap is om samen te werken met producenten van zonnepanelen en beeldschermen om onze nieuwe gepatenteerde technologie toe te passen."
Referentie
Jorik van de Groep, Pierpaolo Spinelli en Albert Polman
Single-step soft-imprinted large-area nanopatterned anti-reflection coating
Nano Letters (2015) | DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01623