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科学家利用等离子体(plasmonics)开发改良了的薄膜太阳能电池

中国市场调查网  时间:2011年2月11日

  斯坦福大学的科学家开发出一种新型的薄膜太阳能电池,结合了等离子体以提高性能和经济可行性。

  等离子体(Plasmonics)是一个新兴的科学和技术分支,涉及光和金属之间的相互作用。

  在特定条件下,这些相互作用产生一股高频率和高密度的电波。这种电子脉博以异常快速的大和小密度的形式行走,类似声音在空气中的运动。

  斯坦福大学的材料科学与工程副教授迈克麦吉希(Mike McGehee),领导了一个多学科的工程师小组,利用等离子体来帮助薄膜太阳能电池以更高的效率捕捉光源。

  从本质上来说,研究小组把蜂窝状图案的纳米级酒窝印在太阳能电池的金属层内。基本结构类似于一个纳米方格,加上颠簸,科学家把量度为称为直径300纳米和高200纳米的纳米点印在烙印了的物质上。

  为了实现这一结构,科学家把薄薄的一层面糊涂抹在透明的导电基地上。该面糊是由二氧化钛,一个透光的半多孔金属所组成。

  他们利用纳米方格铁将纳米点印烙在面糊上,并添加一层感光染料,渗入方格中的酒窝及细孔中。最后,他们加上了一个整理银涂层。

  该颠簸银层提供了两个主要好处。首先,它能作为一面镜子,能发起第二轮的集成。其次,该光与银纳米点相互作用产生电浆效应。

  按照设计,光子将进入和通过透明的基地和二氧化钛层。然后一些光子将被光敏感的染料吸收来产生电流。

  同时,剩余的光子将与反射回来的银进行接触。这将引渡它们回到了太阳能电池进行第二轮收集。然而,一些击中银的光子将打击纳米点,也导致电浆波向外流动。

  优点和限制

  “使用等离子体,我们可以前所未有地在更薄的薄膜中吸收光线,”麦吉先生解释说。

  “薄膜越薄,电粒子便越接近电极。实质上,它可以使更多的电子能走到电极成为电力,”他补充说。

  据研究人员指出,使用光敏染料的灵活太阳能电池来发电,带来许多好处,包括成本和能源效率。

  但是,染料敏化太阳能电池受制于它们把光转换成电力的低效率。最好的薄膜太阳能电池只能在8﹪的效率左右,将光能转化为电能,远不及已经达到25﹪效率的笨重商业技术。

  此外,太阳能薄膜的估计寿命只有7年左右,大大低于20至30年的商业标准。

  尽管如此,麦吉先生认为,提高效率扩大到15﹪和寿命到10年的期间,将允许薄膜太阳能电池实现商业化的可行性。