美國國家標準與技術研究院開發了可提高20％效率的納米太陽能電池塗層

美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員開發了一種納米級太陽能電池塗層，使其能夠吸收比沒有塗層的設備多20％的陽光。該塗層採用了可整合現有工藝製造的技術

美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員開發了一種納米級太陽能電池塗層，使其能夠吸收比沒有塗層的設備多20％的陽光。該塗層採用了可整合現有工藝製造的技術，為開發具有豐富、可再生和環保材料的低成本、高效率太陽能電池開闢了新的道路。

該塗層由數千個微小的玻璃珠組成，它們只有人類頭髮寬度的約百分之一。當太陽光照射到塗層上時，光波就會圍繞納米級珠子引導，類似於聲波圍繞像倫敦聖保羅大教堂的圓頂那樣的彎曲牆壁傳播的方式。在這種彎曲的結構也稱耳語廊（whispering gallery）中，站在牆壁的一部分附近的人容易聽到來自牆壁任何其他部分的微弱聲音。

大約十年前開發了用於光線的耳語廊，但研究人員最近才開始研究它們在太陽能電池塗層中的應用。在由NIST的Dongheon Ha和馬里蘭大學的納米中心組成的團隊設計的實驗裝置中，由納米諧振器塗層捕獲的光最終漏出並被下面的由砷化鎵製成的太陽能電池吸收。

研究員用不同顏色區分不同直徑納米玻璃珠，每顆珠子都可以當作一個光學耳語廊或共振器，可吸收不同太陽光波長。研究則利用激光來測試納米共振器塗層中的玻璃珠，發現太陽能板可多吸收 20% 可見光，測量結果亦顯示，該塗層也會讓電池電流增加 20%。

Ha說：「這項研究是第一個使用精密納米尺度測量來展示塗層效率的研究。雖然計算表明塗層可以提高太陽能電池的性能，但是直到我們開發出需要的納米級測量技術後，我們才能證明這種情況。」

該團隊還設計了一種應用納米諧振器塗層的快速、低成本的方法。研究人員之前曾將半導體材料浸泡在納米諧振器溶液的桶中進行塗覆。即使只有一面需要處理，浸漬方法也需要時間並塗覆半導體的兩面。

在該團隊的方法中，納米諧振器溶液的液滴僅放置在太陽能電池的一側。然後將線繞金屬棒拉過電解槽，展開溶液並形成由密集填充的納米諧振器製成的塗層。「這是一個不昂貴的過程，並與大規模生產兼容，」Ha說。

這項研究發表在最近一期《納米技術》雜誌中描述

來源：NIST

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