利用纳米微粒强化太阳能电池

2009-02-19 15:00:56 来源:

以低成本从阳光取得足够的电流是对能源、科技和气候政策的巨大挑战。科学家们正在开发一个有关太阳能电池的新方法:在电池外围增加金属纳米微粒。 正像作者在另一篇论文中所阐述的,这个方法对于提高太阳能电池的光俘获能力有巨大的潜力。

太阳能电池像植物一样把阳光转化为能量,植物在内体中完成这个过程,而太阳能电池通过在半导体内掺杂额外的原子实现。目前的太阳能电池还无法把射入的阳光全部转化为能量,这是由于部分阳光被反射到空气之中,此外,阳光包含多种颜色,太阳能电池对于转化蓝色光线更有效率,而对转化红色光线效率较低。

人们尝试用掺杂纳米微粒的方法解决这些问题。这项新研究的关键是要实现一个小型的的电子干扰,也称为“表面等离子共振”。当光冲击一层金属片时,可在金属的表面产生波动, 这种电子波动就像池塘表面的涟漪一样。如果这片金属是以微粒的形式存在,射入的光线可以使这些微粒震动,从而有效的让光线散射。如果这些光属于同一种共鸣色,散射的过程将更为强烈。

Kylie Catchpole和Albert Polman在光学快报上刊登了有关在太阳能电池中放置一层非常薄(一米的十亿分之一大小)的金属纳米微粒的实验结果。首先,纳米粒子使射入的阳光散射更加充分,使更多的光线停留在太阳能电池内;第二,改变微粒的大小和材料可以使研究人员改善其他不良光线的俘获能力。

他们在荷兰原子和分子物理学研究所进行工作,Catchpole和Polman表示通过这种方法,长波长光线(红光)的光俘获效率提高了10%。此前Catchpole和西南威尔士大学的同事表示在太阳能电池中使用金属纳米微粒可以提高总光俘获效率的30%。

“我想我们还有3年才可以看到等离子光电时代,”Catchpole说,他已经在澳大利亚国立大学成立了一个新的小组研究表层等离子,“等离子太阳能的特点是可应用于任何类型的太阳能电池,这包括标准的硅电池或者新型的薄膜型电池。”
 
 

关键词:太阳能

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