威科技大學(xué)（NTNU）研究小組開(kāi)發(fā)了一種使用半導體納米線(xiàn)材料制造超高效率太陽(yáng)能電池的方法。如將其用于傳統的硅基太陽(yáng)能電池，這一方法有望以低成本將當今硅太陽(yáng)能電池的效率提高一倍。該研究論文發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì )期刊《ACS光子學(xué)》上。
新技術(shù)主要開(kāi)發(fā)者、NTNU博士研究生安詹·穆克吉表示，他們的新方法以非常有效的方式，利用砷化鎵材料以及納米結構完成，因此可以?xún)H使用常用材料的很小一部分，就提高太陽(yáng)能電池的效率。
砷化鎵因其非凡的光吸收和電氣特性而成為制造高效太陽(yáng)能電池的最佳材料，通常用于制造太空太陽(yáng)能電池板。然而，高質(zhì)量砷化鎵太陽(yáng)能電池組件的制造成本相當高。近年來(lái)人們意識到，與標準平面太陽(yáng)能電池相比，納米線(xiàn)結構可潛在地提高太陽(yáng)能電池的效率，所用的材料卻更少。
NTNU研究人員黑格·威曼稱(chēng)，團隊找到了一種新方法，通過(guò)在納米線(xiàn)結構中使用砷化鎵，制造出效率比其他任何太陽(yáng)能電池高10倍以上的超高功率太陽(yáng)能電池。
砷化鎵太陽(yáng)能電池通常生長(cháng)在厚且昂貴的砷化鎵基板上，幾乎沒(méi)有降低成本的空間。新方法則在廉價(jià)的硅平臺上使用垂直站立的半導體納米線(xiàn)陣列結構來(lái)生長(cháng)納米線(xiàn)。威曼教授解釋說(shuō)，最具成本效益和效率的解決方案是生長(cháng)雙串聯(lián)電池，頂部的砷化鎵納米線(xiàn)電池生長(cháng)在底部的硅電池上，從而避免使用昂貴的砷化鎵襯底。
研究人員使用分子束外延的方法來(lái)生長(cháng)納米線(xiàn)，通過(guò)適當的投資和工業(yè)規模的研發(fā)，這項技術(shù)可具有直接成本效益。研究人員表示，將該產(chǎn)品集成在硅電池之上，可將太陽(yáng)能電池效率提高到40%，與當今商用硅太陽(yáng)能電池相比，這意味著(zhù)效率翻了一番。利用新方法進(jìn)行調整，使納米線(xiàn)在不同的基板上生長(cháng)，還可能為許多其他應用打開(kāi)大門(mén)。
研究人員表示，他們正探索在石墨烯等原子級的二維基板上生長(cháng)這種類(lèi)型的輕量級納米線(xiàn)結構。在自供電無(wú)人機、微型衛星和廣大其他空間應用上，其都將擁有巨大潛力。
總編輯圈點(diǎn)
具有實(shí)用價(jià)值的科學(xué)發(fā)現，往往都是極致的簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單，也是一種美。砷化鎵是個(gè)好材料，可以制造高效太陽(yáng)能電池。但是，它太貴，得省著(zhù)點(diǎn)用，不然不經(jīng)濟，也限制了太陽(yáng)能電池的推廣。這次，科研人員找到了一種方法，讓砷化鎵納米線(xiàn)生長(cháng)在底部便宜的硅電池上。也就是說(shuō)，納米線(xiàn)無(wú)需在同樣材料的基板上生長(cháng)，泥地里也能開(kāi)出花來(lái)。如此一來(lái)，成本降低，效率提高，美事一樁。而且，讓納米線(xiàn)在不同基板上生長(cháng)，也讓人們暢想更多其他應用的可能性。
