威科技大學(xué)（NTNU）研究小組開發(fā)了一種使用半導(dǎo)體納米線材料制造超高效率太陽能電池的方法。如將其用于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池，這一方法有望以低成本將當(dāng)今硅太陽能電池的效率提高一倍。該研究論文發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊《ACS光子學(xué)》上。

新技術(shù)主要開發(fā)者、NTNU博士研究生安詹·穆克吉表示，他們的新方法以非常有效的方式，利用砷化鎵材料以及納米結(jié)構(gòu)完成，因此可以僅使用常用材料的很小一部分，就提高太陽能電池的效率。

砷化鎵因其非凡的光吸收和電氣特性而成為制造高效太陽能電池的最佳材料，通常用于制造太空太陽能電池板。然而，高質(zhì)量砷化鎵太陽能電池組件的制造成本相當(dāng)高。近年來人們意識到，與標(biāo)準(zhǔn)平面太陽能電池相比，納米線結(jié)構(gòu)可潛在地提高太陽能電池的效率，所用的材料卻更少。

NTNU研究人員黑格·威曼稱，團(tuán)隊找到了一種新方法，通過在納米線結(jié)構(gòu)中使用砷化鎵，制造出效率比其他任何太陽能電池高10倍以上的超高功率太陽能電池。

砷化鎵太陽能電池通常生長在厚且昂貴的砷化鎵基板上，幾乎沒有降低成本的空間。新方法則在廉價的硅平臺上使用垂直站立的半導(dǎo)體納米線陣列結(jié)構(gòu)來生長納米線。威曼教授解釋說，最具成本效益和效率的解決方案是生長雙串聯(lián)電池，頂部的砷化鎵納米線電池生長在底部的硅電池上，從而避免使用昂貴的砷化鎵襯底。

研究人員使用分子束外延的方法來生長納米線，通過適當(dāng)?shù)耐顿Y和工業(yè)規(guī)模的研發(fā)，這項技術(shù)可具有直接成本效益。研究人員表示，將該產(chǎn)品集成在硅電池之上，可將太陽能電池效率提高到40%，與當(dāng)今商用硅太陽能電池相比，這意味著效率翻了一番。利用新方法進(jìn)行調(diào)整，使納米線在不同的基板上生長，還可能為許多其他應(yīng)用打開大門。

研究人員表示，他們正探索在石墨烯等原子級的二維基板上生長這種類型的輕量級納米線結(jié)構(gòu)。在自供電無人機(jī)、微型衛(wèi)星和廣大其他空間應(yīng)用上，其都將擁有巨大潛力。

總編輯圈點

具有實用價值的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，往往都是極致的簡單。簡單，也是一種美。砷化鎵是個好材料，可以制造高效太陽能電池。但是，它太貴，得省著點用，不然不經(jīng)濟(jì)，也限制了太陽能電池的推廣。這次，科研人員找到了一種方法，讓砷化鎵納米線生長在底部便宜的硅電池上。也就是說，納米線無需在同樣材料的基板上生長，泥地里也能開出花來。如此一來，成本降低，效率提高，美事一樁。而且，讓納米線在不同基板上生長，也讓人們暢想更多其他應(yīng)用的可能性。