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有机太阳能电池效率由此可提高近两倍
2012-12-11 11:10:28 来源:中国科学院由普林斯顿大学机电工程系纳米结构实验室主任周郁（音译）教授领导的研究团队，通过使用纳米结构的金属和塑料“三明治”来收集和诱捕光线，将有机太阳能电池效率提升了175%。周教授表示，这项技术也应能提高传统的无机太阳能集热器，如标准的硅太阳能电池板的效率。
导致太阳能电池损失能量的两个主要问题是：电池的光反射及无法充分捕捉进入电池的光线。研究团队的金属“三明治”新结构——次波长等离子腔可同时解决这两个问题，其具有抑制反射和捕获光线的非凡能力。
新电池的顶层（即窗口层）使用极精细金属网，金属厚度为30纳米，网孔直径为175纳米，间隔为25纳米。该金属网取代了以往由铟—锡—氧化物（ITO）材料制成的窗口层。
该网格状窗口层与“三明治”结构的底层非常接近，底层使用的是与传统太阳能电池中相同的金属膜。两个金属板之间夹杂着太阳能电池板中使用的半导体材料薄带。其可以是硅、塑料或砷化镓中的任一种。周郁研究团队使用的是85纳米厚的塑料。
太阳能电池的网孔间隔，“三明治”结构厚度乃至网孔直径，都要小于所收集的光的波长。研究团队发现，使用这些次波长结构，使他们能够创建出一个几乎“有来无回”的光陷阱。
此项新技术使研究团队最终创造出一个仅反射4%光线，即光吸收率高达96%的太阳能电池。在阳光直射情况下，其光电转换效率要比常规太阳能电池高出52%；在阴天或电池不直接面向太阳，光线以更大角度入射到太阳能板时，该结构可获得更高的效率。通过捕捉斜射光线，新结构可额外提升81%的效率，从而使最终的效率增长达到了175%。
该项研究得到了美国国防高级研究计划局、海军研究办公室和美国国家科学基金会的资助。
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