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氧化鋅“納米矛”提升太陽能電池效率

發布時間:2009年8月25日 來源:

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  美國密蘇里科技大學(MissouriUniversityofScienceandTechnology)的研究人員表示,將一種氧化鋅(ZnO)制成的“納米矛(nanospears)”釘在太陽能電池表面,將可擴展其吸收光譜并因此提高太陽能電池的效率。 

    而由于該種混合材料既能吸收光線也能發光,研究人員表示其應用范圍可望涵蓋超紫外光雷射(ultravioletlasers)、廣譜固態照明(wide-spectrumsolid-statelighting),以及新式的壓電組件(piezoelectricdevices)等等。 

    “氧化鋅能吸收接近超紫外光光譜的光線,”密蘇里科技大學教授JaySwitzer表示:“這能與吸收近紅外線光譜的硅互補;若以上這兩部分光譜都能被利用,就可能實現更高的太陽能電池效率。” 

    Switzer表示,過去在硅晶上長氧化鋅的嘗試,都僅獲得有限的成功,主要是因為這兩種材料的晶格并不協調;而研究人員將氧化鋅的晶格軸心傾斜,就解決了以上問題,并使氧化鋅能與硅精準匹配。 

    由于氧化鋅是以一個不尋常的角度長在硅上,就像是釘在硅晶表面的納米尺寸矛那樣,使太陽能電池可吸收較長的超紫外光波長,也能吸收較短的紅外線波長。 

    該種氧化鋅納米矛的長晶法,是利用一種飽和了鋅離子的堿性溶液淹沒硅晶圓表面,所長出的納米矛直徑約100~200納米,長度約1微米(micron);透過一種自動排列制程,這些納米矛會以精準的角度在結晶硅表面自組裝(self-assembled),將晶格不匹配的狀況降到最低。 

    Switzer表示:“這種系統會以51度的角度、在我們完全沒有介入的情況下達成晶格匹配。”該研究團隊的下一步是制作出太陽電池:“困難之處在于制作與氧化鋅納米矛接觸的觸點;其中一個方案是使用溶液觸點制作光電化學(photo-electrochemical)太陽能電池。”


(官方微信號:chinajnhb)
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