近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的科學(xué)家利用納米技術(shù)，制成了轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18.2%的黑 太陽(yáng)能電池。這一數(shù)字相當(dāng)具有競(jìng)爭(zhēng)力，有關(guān)技術(shù)突破也向降低太陽(yáng)能使用成本邁進(jìn)了一大步。相關(guān)研究論文發(fā)表在近期的《自然•納米技術(shù)》雜志在線版上。
通常情況下，制造太陽(yáng)能電池需要涂覆額外的抗反射涂層以降低能源流失，但這將顯著提高成本。針對(duì)這一問題，NREL量身定做了一種納米結(jié)構(gòu)的表面，可確保太陽(yáng)能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在 晶片上制成了銀納米島，并將其短暫地浸入液體之中，使每平方英寸的 晶片表面上形成數(shù)十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小，因此太陽(yáng)光無法識(shí)別出表面密度的突然變化，因而能夠減少不必要的陽(yáng)光反射，也能節(jié)約相應(yīng)的成本。同時(shí)，科學(xué)家還能通過控制納米結(jié)構(gòu)的載流子復(fù)合和表面的化學(xué)組成等，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的黑 太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率。
科研人員通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面積增加中涉及的俄歇復(fù)合過程將限制大多數(shù)納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池中的光子聚集，而這種情況一般發(fā)生在電池內(nèi)含有過多的摻雜物時(shí)。因此他們?cè)噲D通過降低納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的摻雜物濃度來抑制這一過程的發(fā)生，從而構(gòu)建出轉(zhuǎn)化效率可達(dá)18.2%的黑 太陽(yáng)能電池。其幾乎可對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能光譜作出理想的響應(yīng)。
研究人員表示，這項(xiàng)工作無論對(duì)于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池還是基于納米線或納米微粒的新興太陽(yáng)能電池都具有巨大影響，因?yàn)槠涫状巫C明了借助納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體也能制成性能良好的太陽(yáng)能電池。下一步他們還將致力將這一成果轉(zhuǎn)化到工業(yè)實(shí)踐之中，并力圖使電池的轉(zhuǎn)化效率超過20%，之后再在更輕薄的太陽(yáng)能電池上進(jìn)行相關(guān)納米技術(shù)的拓展應(yīng)用。
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