2015年，当一个工程师团队去寻找一种新技术来提高太阳能电池的成本效益时，他们没有意识到他们会以奖金结束 - 一种帮助改善自我防撞系统的方法开车。
但这正是发生的事情，正如工程师James Harris和研究生Kai Zang在最近的Nature Communications文章中所解释的那样。
他们说，当他们开始寻找太阳能电池领域众所周知的问题的解决方案时，这两个发现开始了。太阳能电池从太阳光中捕获光子，以便将它们转化为电能。电池中硅层越厚，它吸收的光越多，最终产生的电量就越多。但硅的巨大开支已经成为太阳能成本效益的障碍。
因此，斯坦福大学的工程师们想出了如何制造一层非常薄的硅片，它可以吸收尽可能多的光子，而不是昂贵的材料层。具体而言，它们不是将硅平坦化，而是以一种为光粒子吸收更多机会的方式对硅表面进行纳米纹理化。与传统的薄硅电池相比，他们的技术提高了纳米结构太阳能电池的光子吸收率，使材料的使用更具成本效益。
然后出人意料。在研究人员分享了这些效率数据之后，从事自动驾驶汽车工作的工程师开始询问这种纹理技术是否可以帮助他们从称为LIDAR的碰撞避免技术中获得更准确的结果，这种技术在概念上类似于声纳，除了它使用光而不是声波来检测汽车行驶路径中的物体。
激光雷达的工作原理是发出激光脉冲并计算光子反弹所需的时间。自动驾驶汽车工程师了解到，目前的光子探测器使用厚硅层，以确保它们能够捕获足够的光子，以准确地绘制前方地形。他们想知道，如果在太阳能电池上形成薄薄的硅层，是否会产生比当前薄硅更精确的地图。
实际上，在他们的新论文中，斯坦福大学的工程师报告说，他们的纹理硅可以捕获多达三到六倍的返回光子，比现在的LIDAR接收器多。他们相信这将使自驾车的工程师能够设计出高性能的下一代激光雷达系统，这些系统可以在所有方向上连续发出单个激光脉冲。反射光子将由一系列纹理硅探测器捕获，创建行人充满的城市人行横道的瞬间映射。
哈里斯表示，纹理技术还可以帮助解决自驾车所特有的另外两种LIDAR障碍- 由热量和机器相当于周边视觉引起的潜在扭曲。
出现热问题的原因是LIDAR激光设备在长时间使用期间会发热，导致光子波长稍微移动。这种偏移可能导致光粒子从传统的硅中反弹，传统的硅被吸收到特定的波长。但斯坦福大学的纳米结构技术可以吸收广谱光子，消除了这种热移位问题。
关于相当于周边视觉的机器，Harris和Zang相信可以制作其纳米纹理硅受体的灵活版本。灵活性将允许它们弯曲受体。在它们与纳米纹理表面的光捕获优势之间，他们认为激光雷达系统有可能扩大光子的接受角度，以便更全面地识别所有潜在的障碍物。
哈里斯说，他一直认为Zang的纹理技术是改善太阳能电池的好方法。“但自动驾驶汽车和激光雷达的巨大增长突然使这一点变得更加重要，”他说。