荷蘭和英國科學家借助一種納米紋理結構，使薄膜硅光伏電池(chi)變得不(bu)透(tou)明并因此增強了其吸收(shou)太陽光的(de)效率。實驗結果(guo)表明，采(cai)用新方法(fa)設(she)計出來的(de)薄膜電池(chi)能(neng)吸收(shou)65%的(de)陽光，是(shi)迄今薄硅膜表現出的(de)最高(gao)光吸收(shou)率，接近(jin)約70%的(de)理(li)論吸收(shou)極限，有望催(cui)生柔性、輕質且(qie)高(gao)效的(de)硅光伏電池(chi)。研究發表在《美國化學(xue)學(xue)會·光子學(xue)》雜志上。

硅太陽能電池效(xiao)率高(gao)，且(qie)原(yuan)材(cai)料為(wei)地球上儲量(liang)豐富(fu)的(de)硅，被(bei)認為(wei)是高(gao)效(xiao)的(de)光(guang)伏技術。但它們需(xu)要用(yong)到(dao)厚、硬、重的(de)晶圓(yuan)，因此用(yong)武之地有限。使用(yong)薄(bo)膜能將硅的(de)使用(yong)量(liang)降低99%，并使電池更(geng)輕(qing)且(qie)堅(jian)固(gu)耐(nai)用(yong)，很(hen)容易地集(ji)成到(dao)城市(shi)建筑物甚(shen)至小(xiao)型日(ri)常設備內。但薄(bo)硅膜只能吸(xi)收(shou)25%的(de)太陽光(guang)。鑒(jian)于此，荷蘭原(yuan)子(zi)分子(zi)國(guo)立研(yan)究所(AMOLF)、英國(guo)薩(sa)里大(da)學(xue)和(he)帝國(guo)理工(gong)學(xue)院的(de)研(yan)究人員對其進行(xing)了改進。

研究人(ren)員解釋說，他們利用(yong)新(xin)方法設計出的(de)(de)納米(mi)結構表面有一種超(chao)均勻分布圖案，可(ke)將直(zhi)射太(tai)陽光限定于一個角度(du)范圍內，從而(er)將更多光捕(bu)獲在硅膜內。被捕(bu)獲的(de)(de)光越多，被吸收的(de)(de)幾率也(ye)越大。研究顯示，超(chao)均勻分布圖案能更好地限定太(tai)陽光的(de)(de)入射角度(du)，使更多太(tai)陽光被吸收。

此(ci)外(wai)，將太陽光捕獲(huo)到薄硅內面(mian)臨兩大(da)關鍵(jian)挑戰：太陽光包(bao)含多種顏色(se)，而(er)硅膜的(de)尺寸有限，且硅對每種顏色(se)光的(de)吸(xi)收能(neng)力不(bu)一樣。研(yan)究(jiu)發現，表面(mian)鍍有金(jin)字塔形狀(zhuang)且圖案尺寸與光的(de)波(bo)長(chang)類似的(de)厚硅太陽能(neng)電池能(neng)解決這(zhe)一問題。

最新研究(jiu)(jiu)負責人、AMOLF的(de)埃絲特·阿拉肯·拉多說：“我們估計1微米厚的(de)碳—硅(gui)(gui)(gui)電(dian)池的(de)光(guang)電(dian)轉化效(xiao)率可(ke)達到20%以上，這是柔性輕質(zhi)碳—硅(gui)(gui)(gui)光(guang)伏電(dian)池的(de)重大(da)突破。研究(jiu)(jiu)還(huan)發(fa)現，高效(xiao)薄硅(gui)(gui)(gui)電(dian)池可(ke)由低品(pin)質(zhi)的(de)硅(gui)(gui)(gui)制成，如此可(ke)降低凈化原硅(gui)(gui)(gui)的(de)能源需求，并縮短(duan)能源回收時間。”

研究人員指出，盡管這(zhe)種高(gao)效薄膜電池(chi)距離應用還有一(yi)段(duan)距離，但超均勻圖案(an)薄膜光伏(fu)電池(chi)極具(ju)潛(qian)力。