Você pode pensar nisso como origami - origami de alta tecnologia. Pesquisadores da Universidade de Illinois desenvolveram uma técnica para fabricar tridimensionais, estruturas de silício monocristalino de filmes finos por fotolitografia acoplada e um processo de auto-dobramento conduzido por interações capilares.

Os filmes, apenas alguns mícrons de espessura, oferecem flexibilidade mecânica que não é possível com peças mais grossas do mesmo material.

"Esta é uma abordagem completamente diferente para fazer estruturas tridimensionais, "disse Ralph G. Nuzzo, o G. L. Clark Professor de Química em Illinois. "Estamos abrindo uma nova janela para o que pode ser feito em processos de automontagem."

Nuzzo é o autor correspondente de um artigo aceito para publicação no Proceedings of the National Academy of Sciences . O artigo será publicado no site da edição antecipada da revista na semana de 23 de novembro.

Como uma demonstração do novo acionado por capilar, processo de automontagem, Nuzzo e seus colegas construíram células solares de silício de formato esférico e cilíndrico e avaliaram seu desempenho.

Os pesquisadores também desenvolveram um modelo preditivo que leva em consideração o tipo de filme fino a ser usado, as propriedades mecânicas do filme e a forma estrutural desejada.

"O modelo identifica as condições críticas para a dobra automática de diferentes formas geométricas, "disse o professor de ciência mecânica e engenharia K. Jimmy Hsia." Usando o modelo, podemos melhorar o processo de dobragem, selecione o melhor material para atingir certos objetivos, e prever como a estrutura se comportará para um determinado material, espessura e forma. "

Para fabricar suas células solares independentes, os pesquisadores começaram usando fotolitografia para definir a forma geométrica desejada em um filme fino de silício monocristalino, que foi montado em um mais grosso, wafer de silício isolado. Próximo, eles removeram o silício exposto com ácido, cortar a folha de silício restante com ácido, e soltou a folha da bolacha. Em seguida, eles colocaram uma pequena gota de água no centro do padrão de folha.

Conforme a água evaporou, forças capilares puxaram as bordas da folha juntas, fazendo com que a folha se enrole em torno da gota de água.

Para manter a forma desejada após a água ter evaporado totalmente, os pesquisadores colocaram um pequeno pedaço de vidro, revestido com um adesivo, no centro do padrão de folha. O vidro "congelou" a estrutura tridimensional no lugar, uma vez que atingiu o estado dobrado desejado.

"As estruturas fotovoltaicas resultantes, ainda não otimizado para desempenho elétrico, oferecem uma abordagem promissora para a colheita eficiente de energia solar com filmes finos, "disse Jennifer A. Lewis, o professor Thurnauer de Ciência e Engenharia de Materiais e diretor do Laboratório de Pesquisa de Materiais Frederick Seitz da universidade.

Ao contrário do convencional, células solares planas, o curvo, estruturas tridimensionais também servem como óptica de rastreamento passivo, absorvendo luz de quase todas as direções.

"Podemos esperar a partir desta demonstração de referência para estruturas fotovoltaicas feitas de filmes finos que se comportam como se fossem opticamente densos, e muito mais eficiente, "Lewis disse.

O novo processo de automontagem pode ser aplicado a uma variedade de materiais de película fina, não apenas silício, os pesquisadores anotaram em seu artigo.

Fonte:Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (notícias:web)