Imitant la texture trouvée sur les surfaces hautement antireflet des yeux composés des papillons de nuit, nous utilisons un auto-assemblage de copolymères à blocs pour produire des conceptions nanotexturées précises et ajustables dans la plage de ~ 20 nm à travers des cellules solaires macroscopiques en silicium. Cette texturation à l'échelle nanométrique confère des propriétés antireflet à large bande et améliore considérablement les performances par rapport aux revêtements antireflet classiques. La conception appropriée d'un revêtement antireflet implique la gestion de l'inadéquation de l'indice de réfraction au niveau d'une interface optique abrupte. L'approche la plus simple introduit une seule couche d'un indice optique intermédiaire au sommet d'une surface pour créer un système qui engendre des interférences destructrices dans la lumière réfléchie. Cela fournit généralement une antireflet complète à une seule longueur d'onde. Couverture de plus en plus large bande, pour application dans les revêtements de fenêtre transparents, camouflage militaire, ou des cellules solaires, est possible en utilisant des schémas de couches minces multicouches. Une alternative aux stratégies de revêtement en couches minces, des motifs nanométriques appliqués à la surface d'un matériau, peut créer un milieu efficace entre le substrat et l'air. De telles structures fournissent une antireflet à large bande sur une large gamme d'angles de lumière incidente à l'échelle nanométrique, les textures sous-longueur d'onde sont suffisamment hautes et rapprochées. Dans ce travail, nous améliorons les propriétés antireflet à large bande d'une structure d'œil de papillon nanofabriquée grâce à un contrôle simultané de la géométrie et des propriétés optiques, en utilisant l'auto-assemblage de copolymères à blocs pour concevoir des nanotextures suffisamment petites pour tirer parti d'une couche de surface de matériau bénéfique de seulement quelques nanomètres d'épaisseur.

Les approches basées sur l'auto-assemblage pour produire une texturation réduisent les réflexions des surfaces des cellules solaires en silicium à moins de 1 % sur l'ensemble du spectre visible et proche infrarouge et sur une large gamme d'angles de lumière incidente. Plus loin, les approches de conception de matériaux à base de copolymères séquencés sont évolutives pour la fabrication de dispositifs photovoltaïques de grande surface, avec un potentiel de mise en œuvre dans le silicium, nitrure de silicium, et verre, entre autres.

Capacités CFN :Les installations de synthèse de matériaux de CFN ont été utilisées pour l'auto-assemblage de copolymères séquencés et le dépôt de couche atomique. L'installation de nanofabrication a fourni une gravure ionique réactive. La microscopie électronique à balayage a été réalisée dans l'installation de microscopie électronique.