挪威科技大學(xué)(NTNU)研究小組開發(fā)了一種使用半導(dǎo)體納米線材料制造超高效率太陽(yáng)能電池的方法。如將其用于傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池，這一方法有望以低成本將當(dāng)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《ACS光子學(xué)》上。
新技術(shù)主要開發(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(jié)構(gòu)完成，因此可以僅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(dāng)高。近年來(lái)人們意識(shí)到，與標(biāo)準(zhǔn)平面太陽(yáng)能電池相比，納米線結(jié)構(gòu)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，團(tuán)隊(duì)找到了一種新方法，通過(guò)在納米線結(jié)構(gòu)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(zhǎng)在厚且昂貴的砷化鎵基板上，幾乎沒有降低成本的空間。新方法則在廉價(jià)的硅平臺(tái)上使用垂直站立的半導(dǎo)體納米線陣列結(jié)構(gòu)來(lái)生長(zhǎng)納米線。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(zhǎng)雙串聯(lián)電池，頂部的砷化鎵納米線電池生長(zhǎng)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(zhǎng)納米線，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐顿Y和工業(yè)規(guī)模的研發(fā)，這項(xiàng)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(dāng)今商用硅太陽(yáng)能電池相比，這意味著效率翻了一番。利用新方法進(jìn)行調(diào)整，使納米線在不同的基板上生長(zhǎng)，還可能為許多其他應(yīng)用打開大門。
研究人員表示，他們正探索在石墨烯等原子級(jí)的二維基板上生長(zhǎng)這種類型的輕量級(jí)納米線結(jié)構(gòu)。在自供電無(wú)人機(jī)、微型衛(wèi)星和廣大其他空間應(yīng)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(xiàn)，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，得省著點(diǎn)用，不然不經(jīng)濟(jì)，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，讓砷化鎵納米線生長(zhǎng)在底部便宜的硅電池上。也就是說(shuō)，納米線無(wú)需在同樣材料的基板上生長(zhǎng)，泥地里也能開出花來(lái)。如此一來(lái)，成本降低，效率提高，美事一樁。而且，讓納米線在不同基板上生長(zhǎng)，也讓人們暢想更多其他應(yīng)用的可能性。
評(píng)論