納米太陽能電池有望打破能量轉化率瓶頸

位于硅基片之上的納米線吸收太陽射線。納米線極有可能成為未來太陽能電池的發展主流。(自哥本哈根大學尼爾斯波爾研究所)

左圖為硅底質上GaAs納米線晶體的掃描電子顯微鏡圖;中間為透射式電子顯微鏡下的單個納米線;右圖是在掃描透射電子顯微鏡下放大的晶體結構。(自哥本哈根大學尼爾斯波爾研究所)

　　據《自然光子學》雜志最新發表的一項研究稱，納米線可吸收比普通太陽光強度高14倍的太陽光。科學家預測，未來納米線不僅在太陽能電池領域，而且在量子計算機和其他電子產品中也有巨大的發展潛力。

　　丹麥哥本哈根大學尼爾斯波爾研究院納米科學中心和瑞士洛桑理工學院的研究人員表示，由于納米線一些獨特的物理吸光性，使其突破了利用太陽能的極限。尼爾斯波爾研究院的皮特﹒克羅格斯拉普(Peter Krogstrup)博士說，此發現顯示了未來納米線太陽能電池發展的巨大潛力。

　　近年來，科研人員一直在研究如何改善提高納米線晶體質量。納米線晶體呈柱狀構造，直徑為人頭發的萬分之一。研究結果表明，納米線能夠在非常小的區域內收集15倍的太陽射線。由于納米線的直徑小于太陽光的波長，因此在納米線內部和周圍能引起光強度共振。

　　克羅格斯拉普博士解釋說，共振能夠集中太陽光，太陽光又轉化為能量，這樣太陽能的轉化效率大大提高。此外，有瑞典科學家也表示，太陽能電池產生的大量電力也使得太陽光吸收進入納米線。

　　克羅格斯拉普稱，多年來一直被視為太陽能電池轉化效率瓶頸的肖克利-奎伊瑟極限(SQ極限)看來有可能突破。盡管目前的研究結果只提高了幾個百分點，但是這對發展太陽能電池、開發納米太陽能射線以及全球能源開發將會產生重要影響，只是納米線太陽能電池的產業化尚需時日。

　　所謂的肖克利?奎伊瑟效率極限測量約為33.5%，就是單個p-n結太陽能電池。這意味著，如果太陽能電池每平方米太陽能可收集1000瓦，那么，它能產生的最大電力為每平方米335瓦左右。

　　本次研究合作單位包括半導體材料實驗室、洛桑理工學院、丹麥太陽能電池公司SunFlake A/S公司和基金會，研究內容和結果發表在1月份的《科學》雜志上。