據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國科學家制造出了迄今最薄的有效可見光吸光器，這種納米結(jié)構(gòu)的厚度僅為普通紙的千分之一，最新設備有望降低太陽能電池的成本并提高其光電轉(zhuǎn)化效率。研究發(fā)表在最新一期的《納米快報》雜志上。
參與該研究的斯坦福大學化學工程學教授斯泰西·本特說：“太陽能電池越薄，需要的材料越少，成本也就越低。我們目前面臨的挑戰(zhàn)是，在減少太陽能電池厚度的同時不損失其吸收太陽光并將之轉(zhuǎn)化為清潔能源的能力。最新設備做到了這一點——非常纖薄的一層材料就幾乎可將特定波長的入射光全部吸收。”
理想的太陽能電池應該能將可見光光譜上的所有光收納其中——從波長400納米的紫色光波到波長700納米的紅色光波以及不可見的紅外線和紫外線。在最新研究中，科學家們制造出了一些纖薄的圓片，其上布滿了5200億個約14納米高、17納米寬的圓形的金納米點。
該研究的主要作者、博士后研究員卡爾·赫格和同事使用原子層沉積過程，在圓盤上添加了一層薄膜涂層，利用這一技術，他們能整齊劃一地包裹粒子并將薄膜厚度控制到原子級，由此可以僅僅通過改變納米點周圍涂層的厚度來調(diào)諧系統(tǒng)，這也是最新研究的一個亮點。
隨后，赫格和同事讓這些經(jīng)過調(diào)諧的金納米點吸收波長為600納米的橘紅色光。赫格解釋道：“金屬粒子有一個共振頻率，可對其調(diào)諧讓其吸收特定波長的光，我們對新系統(tǒng)的光學屬性進行了調(diào)諧以便讓其吸光率達到最大。”
最終得到的結(jié)果創(chuàng)造了新紀錄。赫格說：“這種有涂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%。每個點的體積約等于1.6納米厚的一層金的體積，這就使它成為迄今最纖薄的可見光吸收設備，其厚度僅為目前商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，希望通過實驗證明這一技術能用于實際的太陽能電池中，最終目標是使用最少量的材料來吸收最多的太陽光，研發(fā)出性能更好的太陽能電池和太陽能燃料設備。
另外，他們也在考慮用其他比金便宜的金屬制造納米點陣列。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。盡管金的成本實際上可以忽略，但銀也不失為一個好選擇，因為銀更便宜，而且光學表現(xiàn)也更好。”