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美構(gòu)建(jiàn)出迄今最薄的納米吸光結構

發布時間:2013-07-31 作者: 來源:科技網 瀏覽:1059

      據物(wù)理學家組織網近日報道,美國科學家製造出了迄今最薄的有效可(kě)見(jiàn)光吸光器,這(zhè)種納(nà)米(mǐ)結構的厚度僅為普通紙的千(qiān)分之一,最新(xīn)設(shè)備有望降低(dī)太陽能電池的(de)成本並提高其光電轉化效率。研究發表在最新一期的《納米快報》雜誌上(shàng)。

      參與該研(yán)究的斯坦(tǎn)福大學化學工程學教授斯泰西?本特說:“太陽能電池越薄,需要的材(cái)料越少,成本也就越低。我們目前麵臨(lín)的挑(tiāo)戰是,在減少太陽能電池厚度的同時不損失其吸收太陽光並將之轉化為清潔能源的能力(lì)。最(zuì)新設備做到了這(zhè)一點??非常纖薄的一層材(cái)料就(jiù)幾乎可將特(tè)定波長的入射光全部吸收。”

      理想的太陽(yáng)能電池應該能將可見光光譜上的所有光收納其中??從(cóng)波(bō)長(zhǎng)400納米的紫色光波到(dào)波長(zhǎng)700納(nà)米的紅色光波以及不可(kě)見的紅外線和紫外(wài)線。在最新研究中,科學家們製(zhì)造出了一些纖薄的圓片,其上布滿了5200億個(gè)約(yuē)14納(nà)米高、17納米寬的(de)圓形的金納米點。

      該研究(jiū)的主要作者、博士後研究員卡爾?赫格和(hé)同事使用原子層沉積過程,在圓盤上添加了一層薄膜塗層,利用這(zhè)一(yī)技術,他們能整齊劃一地包裹粒子(zǐ)並將薄膜厚度(dù)控製(zhì)到原子級,由此可以(yǐ)僅(jǐn)僅通過改變(biàn)納米點周圍塗層的厚度來調諧係統,這也是最新研究(jiū)的一個亮點。

      隨後,赫(hè)格和同(tóng)事(shì)讓這些經過調諧的金納米點吸收波長為(wéi)600納米的(de)橘紅色光。赫(hè)格解釋道:“金屬粒子有一個共振頻率,可對(duì)其調諧讓其吸收特(tè)定波長的光,我們對新係統的光學屬(shǔ)性進行了(le)調諧以便讓(ràng)其吸光(guāng)率達到最大。”

      最終得(dé)到的結果創造了新紀錄。赫格說:“這種有塗(tú)層的圓盤對橘紅色光的吸收率高達99%;金納米點本身對光的吸收率也高達93%。每個點的體積(jī)約等於1.6納米厚的一層金的體積,這(zhè)就使它成(chéng)為迄今最纖薄的可見光吸收設備,其厚度(dù)僅(jǐn)為(wéi)目前商(shāng)用薄膜太陽能電池吸光器的千分之一。”

      本特補充道,他們的下一個目標是,希望通(tōng)過實驗證明這一技術能用於實際(jì)的太陽(yáng)能電(diàn)池中,最終(zhōng)目標是使(shǐ)用最少量的材料來吸(xī)收最多的太(tài)陽光,研發出性能更好的太陽能(néng)電(diàn)池和太陽能燃料(liào)設備。

      另外,他們也在考慮用其他比金便宜的金屬製造納米點陣列。赫格表示:“選擇金是因為其在實驗中的化學性能更加穩(wěn)定。盡(jìn)管金的成本實際上(shàng)可以忽略,但銀(yín)也不失為一個好選擇,因為(wéi)銀更便宜,而且光(guāng)學表現也更好。”

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