近全光譜吸收成真？太陽能電漿超球體吸收率突破 90%

根據 New Atlas，首爾 KU-KIST 融合科學與技術研究所研究團隊開發出一種可大幅提升太陽熱能吸收效率的新材料──「電漿膠體超球體（plasmonic colloidal supraballs）」，能在熱能型裝置中吸收近乎完整的可用太陽光譜，並且吸收率約 90%。研究成果發表於《ACS Applied Materials & Interfaces》。

太陽輻射分為哪幾種？浪費了多餘的能量

首先先來認識一下，太陽光主要分為紫外線、紅外線，以及可見光。不過穿過大氣層的太陽輻射已少上許多，在地球的太陽能輻射主要占比紫外線（約 3–5%）、可見光（40–45%）與紅外線（50–55%）組成。

目前，主流太陽能電池技術主要將可見光與部分近紅外線轉換為電力，其餘波段能量多未被充分利用，相當於浪費了這低碳又隨手可見的潔淨能源，實在是相當可惜。

有一些解決方法，如智利知名聚光式太陽能。此系統透過鏡面蒐集更廣波段光能，但設備規模龐大，且吸收材料本身仍無法達到近乎完全吸收。

團隊打造「超球體」，有效捕捉太陽能輛

研究團隊提出的技術從金奈米粒子膠體溶液出發。這些奈米粒子會在溶液中自發組裝成微米尺度球體，每個「超球體」由數千顆奈米粒子聚集而成。材料隨後透過滴塗方式沉積於熱電發電機（TEG）的陶瓷表面，形成緻密且具紋理的吸收薄膜，可有效捕捉陽光並轉換為熱能。

與既有金奈米薄膜或介電吸收塗層相比，傳統材料往往僅在特定波段提升吸收能力，且容易面臨紅外線吸收不足、入射角敏感、製造成本高及長期高溫下穩定性不足等問題。

透過不同搭配，太陽光吸收率達約 90%

電漿超球體的關鍵在於其多重共振機制。奈米粒子表面的局域表面電漿共振（LSPR），結合球體內部的米氏共振效應（Mie resonance），可在紫外線、可見光與近紅外線範圍內有效捕捉光子，並將光能轉化為熱能。實驗結果顯示，該材料在整體太陽光譜下的吸收率約達 90%，可形成更大的溫差，最終使發電輸出提升至傳統奈米塗層的約 2.4 倍。

研究團隊指出，該技術主要適用於熱電太陽能發電機（TEG）、太陽熱能集熱器及被動式加熱與熱管理系統，同時也可整合於光電—熱能混合系統（PVT）中。由於製程採溶液塗佈方式、複雜度較低，且可與現有商用設備相容，未來有望降低高效率太陽熱能系統的導入門檻。