Puoi pensarlo come un origami, un origami molto high-tech. I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno sviluppato una tecnica per fabbricare tridimensionali, strutture di silicio monocristallino da film sottili accoppiando la fotolitografia e un processo di auto-piegamento guidato da interazioni capillari.

I film, solo pochi micron di spessore, offrono una piegabilità meccanica che non è possibile con pezzi più spessi dello stesso materiale.

"Questo è un approccio completamente diverso alla realizzazione di strutture tridimensionali, " ha detto Ralph G. Nuzzo, il professore di chimica G. L. Clark all'Illinois. "Stiamo aprendo una nuova finestra su ciò che si può fare nei processi di autoassemblaggio".

Nuzzo è autore corrispondente di un articolo accettato per la pubblicazione nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il documento sarà pubblicato sul sito Web della prima edizione della rivista la settimana del 23 novembre.

A dimostrazione del nuovo capillare, processo di autoassemblaggio, Nuzzo e colleghi hanno costruito celle solari al silicio di forma sferica e cilindrica e ne hanno valutato le prestazioni.

I ricercatori hanno anche sviluppato un modello predittivo che tiene conto del tipo di film sottile da utilizzare, le proprietà meccaniche del film e la forma strutturale desiderata.

"Il modello identifica le condizioni critiche per l'auto-piegatura di diverse forme geometriche, ", ha affermato il professore di scienze meccaniche e ingegneria K. Jimmy Hsia. "Utilizzando il modello, possiamo migliorare il processo di piegatura, selezionare il materiale migliore per raggiungere determinati obiettivi, e prevedere come si comporterà la struttura per un dato materiale, spessore e forma."

Per fabbricare le loro celle solari indipendenti, i ricercatori hanno iniziato utilizzando la fotolitografia per definire la forma geometrica desiderata su un film sottile di silicio monocristallino, che è stato montato su un più spesso, wafer di silicio isolato. Prossimo, hanno rimosso il silicone esposto con l'attacco, tagliare il foglio di silicone rimanente con acido, e ha rilasciato la pellicola dal wafer. Quindi hanno messo una piccola goccia d'acqua al centro del motivo a lamina.

Mentre l'acqua evaporava, le forze capillari hanno unito i bordi della lamina, facendo in modo che la pellicola si avvolga attorno alla goccia d'acqua.

Per mantenere la forma desiderata dopo che l'acqua è completamente evaporata, i ricercatori hanno posizionato un minuscolo pezzo di vetro, rivestito con adesivo, al centro del motivo a lamina. Il vetro ha "congelato" la struttura tridimensionale in atto, una volta raggiunto lo stato piegato desiderato.

"Le strutture fotovoltaiche risultanti, non ancora ottimizzato per le prestazioni elettriche, offrono un approccio promettente per la raccolta efficiente dell'energia solare con film sottili, " ha detto Jennifer A. Lewis, il professore Thurnauer di scienza e ingegneria dei materiali e direttore del laboratorio di ricerca sui materiali Frederick Seitz dell'università.

A differenza del convenzionale, celle solari piatte, il curvo, le strutture tridimensionali fungono anche da ottica di tracciamento passiva assorbendo la luce da quasi tutte le direzioni.

"Possiamo guardare avanti da questa dimostrazione di riferimento alle strutture fotovoltaiche realizzate con film sottili che si comportano come se fossero otticamente densi, e molto più efficiente, "Ha detto Lewis.

Il nuovo processo di autoassemblaggio può essere applicato a una varietà di materiali a film sottile, non solo silicio, i ricercatori hanno notato nel loro articolo.

Fonte:Università dell'Illinois a Urbana-Champaign (notizie:web)