新设计提升太阳能效率

来源:发布时间:2011-11-06 23:59:59
索比光伏网讯:太阳能发电可能上升,但太阳能电池的效率仅仅相当于它们收集的阳光量。在新的麦考密克(McCormick)教授指导下,研究人员已经开发出一种新材料,可吸收较大范围的波长,并有可能带来更有效更便宜的太阳能技术。


科瑞•艾登研究小组开发的金属光栅。来源:美国西北大学
 
有一篇论文描述了这一成果,就是《宽波段非偏振谐振光吸收使用超薄等离子超级吸收剂》(Broadband polarization-independent resonant light absorption using ultrathin plasmonic super absorbers),11月1日发表在《自然通讯》杂志。

“太阳光谱并不像激光,它的波段非常宽,从紫外线起直到近红外线。”科瑞•艾登(Koray Aydin)说,他是美国西北大学(Northwestern University)电气工程和计算机科学助理教授,也是论文的第一作者,“为了最有效地捕捉光,太阳能电池需要有宽波段响应。这种设计使我们能够做到这一点。”

研究人员使用两种非常规材料,就是金属和氧化硅,创造薄而复杂的梯形金属格栅,这种格栅属于纳米尺度,可以捕获范围更广的可见光。使用这些材料是不寻常的,因为它们自身不吸收光线;然而,它们在纳米尺度可以一起发生作用,达到非常高的吸收率,艾登说。

这种形状独特的光栅可捕获范围很广的波长,是由于局部光学共振会使光线花更多时间在材料内,直到它被吸收。这种复合超材料收集光,也可以有许多不同的角度,这是一种有用的性能,在处理阳光时就是这样,阳光照射太阳能电池有不同的角度,因为太阳全天从东向西移动。

这项研究不能直接用于太阳能电池技术,因为金属和氧化硅不能把光转换成电力;事实上,光子转化为热能,可能带来新的方式,以控制纳米级的热流。然而,这种创新的梯形形状,可以在半导体材料中复制,用于太阳能电池,艾登说。

他说,如果用于半导体材料,这种技术可带来更薄、成本更低、更有效的太阳能电池。

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