寬波段柔性吸光材料問世 可提高太陽能電池效率3倍以上

美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校的研究人員在近期的美國《國家科學院院刊》上發表論文稱，他們利用納米技術，開發出一種輕薄透明的柔性吸光材料，可將太陽能電池的效率提高3倍以上，並具有隱身性能。

該材料可稱是近乎完美的寬波段吸收材料，可吸收87%以上的近紅外光（1200至2200納米波長），對其中1550納米波長的光的吸收率達98%，且能夠從各個角度吸收光。理論上，也可以隻吸收特定波長的光而允許其他波長的光通過。

新的吸光材料主要是基於表面等離子體共振的光學現象。研究人員採用了氧化鋅半導體，其可通過與金屬摻雜改性。摻雜了鋁的氧化鋅含有大量的自由電子，足以使等離子共振吸收紅外線。

他們用先進的納米加工技術，以精確的方式對材料進行組合與構成。在硅襯底上，每次沉積一個原子層，以構建立式納米管陣列。再將納米管陣列從硅襯底轉移到薄而有彈性的聚合物上，就可制造出這種新材料。

實驗証明，通過改變不同的參數，如管與管之間的間距、材料的比例、材料的類型以及電子載體濃度，便可調整材料的吸收波段。

研究人員表示，該設計以納米粒子為基礎，具有一些令人振奮的特性，如可將其轉移到到任何類型的基板上，用於大窗戶的寬波段吸收等。納米材料通常隻在厘米尺度上進行制造，新研究在大面積制造上邁出了一大步。由於這種新的吸光材料是寬波段吸收材料，可選擇性吸收光，也可對其吸收波段進行調節，因此可廣泛應用於隱身技術，如為軍事設備或人員提供各種偽裝等。而新吸光材料的全波段全角度特性，也可用於大幅提高太陽能電池的效率。

研究人員表示，該技術目前仍處於研發階段，他們將探索使用不同材料，不同幾何圖形，開發不同波長的光吸收材料，以提供更為廣泛的應用。（記者何屹）