科技日報北京(jing)3月29日電 （記者劉(liu)霞）荷蘭(lan)和英國(guo)科學家借(jie)助一種納米紋理結構，使薄(bo)膜(mo)硅(gui)光伏電池(chi)變得不透明并因(yin)此增強了其吸收(shou)(shou)太(tai)陽光的效(xiao)率。實驗結果表明，采用(yong)新方法設(she)計出來的薄(bo)膜(mo)電池(chi)能吸收(shou)(shou)65%的陽光，是迄今薄(bo)硅(gui)膜(mo)表現出的最(zui)高光吸收(shou)(shou)率，接近約70%的理論吸收(shou)(shou)極限，有望催(cui)生(sheng)柔性、輕質(zhi)且高效(xiao)的硅(gui)光伏電池(chi)。研(yan)究(jiu)發(fa)表在《美國(guo)化(hua)學學會·光子學》雜志上(shang)。
硅(gui)太(tai)陽能(neng)電池效率高，且(qie)原材料(liao)為(wei)地(di)球(qiu)上(shang)儲量(liang)豐富的(de)硅(gui)，被認為(wei)是高效的(de)光伏技(ji)術(shu)。但它們需要用到(dao)厚、硬、重的(de)晶圓，因此用武之地(di)有限。使用薄膜能(neng)將(jiang)硅(gui)的(de)使用量(liang)降低99%，并使電池更輕(qing)且(qie)堅(jian)固耐用，很容易地(di)集成到(dao)城(cheng)市建筑物甚至小型日常設(she)備內(nei)。但薄硅(gui)膜只能(neng)吸收25%的(de)太(tai)陽光。鑒于(yu)此，荷蘭原子分子國(guo)(guo)立研究(jiu)所（AMOLF）、英國(guo)(guo)薩里(li)大學(xue)和帝國(guo)(guo)理工學(xue)院的(de)研究(jiu)人(ren)員(yuan)對其進(jin)行了改進(jin)。
研究人員解釋說，他(ta)們(men)利用新方法(fa)設計出的納米(mi)結構表面有一(yi)種超均勻分布圖案(an)，可將(jiang)直射太陽(yang)(yang)光(guang)限(xian)定(ding)于一(yi)個角度(du)范圍內，從而將(jiang)更(geng)(geng)多(duo)(duo)(duo)光(guang)捕(bu)獲在(zai)硅膜內。被捕(bu)獲的光(guang)越(yue)多(duo)(duo)(duo)，被吸收(shou)的幾率也(ye)越(yue)大。研究顯示，超均勻分布圖案(an)能更(geng)(geng)好地限(xian)定(ding)太陽(yang)(yang)光(guang)的入射角度(du)，使(shi)更(geng)(geng)多(duo)(duo)(duo)太陽(yang)(yang)光(guang)被吸收(shou)。
此外，將太陽光(guang)捕獲到薄(bo)硅內面臨兩大關鍵挑戰：太陽光(guang)包(bao)含多種(zhong)顏色，而(er)硅膜的(de)尺寸有限(xian)，且(qie)硅對每種(zhong)顏色光(guang)的(de)吸收(shou)能力不一樣。研(yan)究發現(xian)，表面鍍有金字(zi)塔形狀且(qie)圖案尺寸與光(guang)的(de)波長類(lei)似的(de)厚硅太陽能電池能解決這一問題。
最新(xin)研(yan)究負責人(ren)、AMOLF的(de)(de)埃絲特(te)·阿拉(la)肯·拉(la)多說：“我們(men)估計1微米厚的(de)(de)碳(tan)—硅(gui)電(dian)池的(de)(de)光電(dian)轉化效(xiao)(xiao)率可(ke)達到20%以上，這(zhe)是柔性輕(qing)質碳(tan)—硅(gui)光伏電(dian)池的(de)(de)重大突破。研(yan)究還發現，高(gao)效(xiao)(xiao)薄硅(gui)電(dian)池可(ke)由低品質的(de)(de)硅(gui)制(zhi)成，如此(ci)可(ke)降低凈化原硅(gui)的(de)(de)能(neng)源需求，并(bing)縮短能(neng)源回收時間。”
研究人(ren)員指出(chu)，盡(jin)管這種高效薄(bo)膜電(dian)池距(ju)離應(ying)用(yong)還(huan)有一段距(ju)離，但超均勻圖案(an)薄(bo)膜光伏電(dian)池極具(ju)潛力。
; [ 責編：蔡(cai)琳 ]