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新模型可提高太陽電池效能

[color=Blue]【纳米科技世界快讯】美國科學家採用一種新模型來設計由銅、銀、金所組成之光學性奈米複材(optical nanocomposite)，以應用在太陽電池上。這種能輕易鍍在現行矽基太陽電池表面的奈米複材，使科學家首度得以配合太陽光譜進行最佳化的調整，元件的光吸收效率因而提升。[/color]A9t(NMO
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在介電材料(如玻璃)中加入金屬奈米微粒製成的奈米複材具有極佳的光學特性，舉例來說，古代玻璃藝品的豔麗色彩便是玻璃中奈米金屬微粒吸收特定波長的光的結果，此即所謂的「電漿子吸收」(plasmonic absoption)。科學家雖然了解不同的金屬、顆粒尺寸、形狀及濃度都會影響材料的光學特性，但卻找不到簡單的預測方法，直到今年稍早南伊利諾大學的 Hernando Garcia等人才發展出一個簡單又有效的模型，可以精確預測由三種材料組成的奈米複合物(即玻璃中含兩種金屬)的光學性質。最近，華盛頓大學的研究人員近一步根據此模型衍生的混合規則，將含有三種金屬的玻璃設計成最有效吸收太陽光的奈米複材。 d0_`D8c]#S]
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Z9xK:xqW@q0w 華盛頓大學的Ramki Kalyanaraman表示，提升太陽電池效率的關鍵作法之一是使元件盡可能吸收入射的太陽光，然而太陽光譜分布很廣，研究重點在於設計一個能夠吸收整個可見光波段(約350-800 nm)的玻璃材料。他們的作法是找出在此波段內具有各種電漿子吸收波長的金屬，結果發現金(吸收約400 nm的光)、銀(吸收約500 nm的光)、銅(吸收光譜峰值較寬，約在645 nm)符合要求，因此進一步將這三種金屬混合於玻璃中，並藉由電腦模擬計算出最佳的金屬奈米微粒組成比例及顆粒尺寸。目前，此模型可以用來設計任何數目的金屬、合金，甚至是化合物。
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6pXE:P)EqXS 研究團隊目前計畫合成這類奈米複材，並量測其內稟的線性與非線性光學特性。他們期望開發具成本效益的簡單奈米製程，來將這類鍍膜應用在半導體型太陽電池、光學感測器及光調節器(optical modulators)等元件上。此研究工作已發表在arXiv及於聖地牙哥舉辦的SPIE Optics + Photonics conference上。Qhu5c"xx

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,n)~3rdL[.}F,{ 来源：台湾纳米科技网。譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)

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