美團隊研發奈米塗層,提升太陽能光吸收與電流 20%

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 20 日 7:30 | 分類 太陽能 , 奈米 follow us in feedly

目前各家廠商皆致力於研發低成本、高效率與環保太陽能板,而美國國家標準暨技術研究院(NIST)近日也為太陽能技術盡一分心力,研發出低成本奈米級塗層,讓太陽能板可以多吸收 20% 太陽光。



該塗層由數千個微小玻璃珠組成,每顆珠粒寬度相當於頭髮的百分之一,當陽光照射在玻璃珠上時,光波會繞著奈米珠粒旋轉,可以想像成環繞在倫敦聖保羅大教堂圓頂的聲音,這類曲線結構會導致耳語廊(whispering gallery),即使是微小聲音也容易被遠方聽到。

早在十年前就已有研究團隊將耳語廊概念用在光,但很少有研究應用於太陽能電池塗層。NIST 研究員 Dongheon Ha 與馬里蘭大學(UM)奈米中心組成團隊,實驗測試中,被奈米共振器(nanoresonator)塗層捕捉到的光最後會流洩出來,並被底下的砷化鎵(gallium arsenide)太陽能電池吸收。

研究員用不同顏色區分不同直徑奈米玻璃珠,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。研究則利用雷射來測試奈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 表示,這是第一個使用精密奈米測量來展現塗層效率的團隊,雖然先前計算得出該塗層可以提高太陽能電池性能,但直到團隊成功開發出所需的奈米測量技術,研究才能證明確有其事。

研究團隊還研發出一種快速、低成本奈米共振器覆塗方法,以往研究員都將半導體材料浸泡在溶液中,但這方法需要比較多時間,而且即使只有一面需要覆塗,浸泡方式也會讓半導體兩面都包覆到。

因此團隊研發出新型覆塗方式,藉由將奈米共振器液珠(droplets)置於太陽能電池一側,將線繞金屬桿拉過(pulled across)電池,推展電池上奈米溶液並形成緊密填充的塗層。這也是研究員首次使用金屬杆塗抹方式,且這個方法受到團隊支持,Ha 指出,這種覆塗方式既可省錢又能大規模製造。目前該研究已發表在《奈米技術》(Nanotechnology)。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖為數千顆玻璃珠組成的奈米共振器塗層,來源:NIST