捕获光子

层，使光线可穿过它们，到达底层电池。　　这项成果已经介绍过，就发表在本周的《自然光子学》（Nature Photonics）杂志上，这是一种串结电池，可以捕获广范的光谱，效率为4.2％。萨金特说，这种
。为了利用更大比例的太阳光能量，制造商有时会堆叠材料，这样设计是为了捕获堆不同部分的光谱。两层电池称为串结电池（tandem-junctioncell），理论上可以达到42％的效率，相比之下，单层电池

大于薄膜厚度。例如，标准的800纳米厚的薄膜，可捕捉短波长的蓝光，但会完全漏掉波长较长的红光。为了降低材料成本，提高光效，诀窍就是捕捉更多的光子，包括那些中等波长的光子，帕特里克罗说。有一种方法可以捕获

，这样多重的电子就能通过一个光子被转化为激子。 激子是相互吸引的一个电子和空穴的束缚态，是当光子被半导体吸收时形成的。对需要被开发的太阳电能，太阳光的光子需要撞击并刺激太阳能电池半导体物质中的电子
。被刺激的电子，也就是激子，流过材料产生能量，并由太阳能电池转化为电力。 对于大多数太阳能电池，一个光子激发一个电子，但量子点太阳能电池不同。由于它们可以产生多重激子，理论上它们就可以吸收同等量的光产生

云南等地区，太阳能发电资源尤为丰富。光伏发电是利用太阳光的光生伏特效应(Photovoltaiceffect)，由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量。太阳能光伏发电的关键装置是太阳能电池，现在
为200万kW。 　 太阳能聚光热电装置需要捕获太阳光并聚集到蒸汽锅炉加热水以产生蒸汽，蒸汽再推动发电机发电。捕获太阳光材料需要用涂料保护以增加太阳光捕获率，目前使用的涂料多属具有纳米结构的涂料

半导体材料生产出来的。 然而，这些电池还没有符合成本效益，因为它们的能量转换率只有约3个百分点，而现有的太阳能电池的转换率在百分之十五至百分之二十。 “太阳能电池要足够厚以吸收来自太阳的光子，但同时结构
还要足够小，让捕获到的能量 ——称为激子，能够运动到电荷分离并转换成电能的位置，”北卡罗莱纳州立大学物理系教授哈拉尔-阿德解释说。 然而，在聚合物太阳能电池中，激子需要运动的路程太远，两种不同塑料

天线可提高捕获光子的数量，并且通过太阳能电池把太阳能转化为能源。 太阳能天线是由10微米长，4微米厚的纤维绳制成。其中包括大约3000万个碳纳米管。这个团队制造出一种具有不同带隙的两层纳米管纤维
太阳能光伏电池的100倍。 研究人员认为，这种天线可捕获和聚集太阳能。由此可创建更小、而且发电量更高的太阳能电池阵列。 Charles and Hilda Roddey化学工程的副教授以及该研发团队的

昂贵的半导体材料量相比，这种新型太阳能电池仅需要一小部分。 　　应用物理学及材料学教授Harry Atwater和Howard Hughes表示：“这些太阳能电池首次突破了传统的吸光材料的光捕获极限
。”新型太阳能电池所采用的硅线阵列对单一波长的入射光的吸收率高达96%，对 全波长阳光的捕获率可达85%。 　　Atwater指出：“许多材料对光线的捕获能力很好，但是却无法转换成电能，比如黑

半导体材料量相比，这种新型太阳能电池仅需要一小部分。 应用物理学及材料学教授Harry Atwater和Howard Hughes表示：“这些太阳能电池首次突破了传统的吸光材料的光捕获极限。”新型
太阳能电池所采用的硅线阵列对单一波长的入射光的吸收率高达96%，对全波长阳光的捕获率可达85%。 光电转换率最高可达100% 新型可卷曲太阳能电池研发成功 Atwater指出：“许多材料对光线的捕获

milli-amps，有银纳米粒子的太阳能电池，每平方厘米产生7.0 milli-amps（增加近12％）。细小银纳米粒子能使高分子太阳能电池捕获更广的光波长，也增加了电流输出。研究小组认为这种技术能
吸收的光能激发金属微粒中的电子，形成的电子波称为等离子（等离子与光子的混合物）。研究小组正积极的寻找一种简单且不增加制造成本即能产生电浆子的方法（在室温下、使用简单的加工设备，使银粒子自组装在化学涂料上），以降低高分子太阳能电池的成本。(编辑:xiaoyao)

是大型垃圾填埋场。 　　为了处理垃圾填埋场的沼气，专家首先捕获垃圾填埋场释放的气体，通过物理和化学的方法将其净化，把沼气转为生物甲烷，为公共汽车提供燃料。“开发生物甲烷非常有意义，原先被浪费掉的甲烷
的硅片变成“黑硅”。“通过这个技术，光在硅片里的‘路程’会变得更长，更多的光子进入硅片并被吸收，从紫外线、可见光到红外线，所有波长的光线都能利用起来，大大提高电池的光电转换率。” Shine