新太陽電池技術更有效率捕獲高能光子

Jan 24, 2014 by Jared Sagoff
http://phys.org/news/2014-01-solar-cell-technology-captures-high-energy.html#ajTabs

大部分的簡易太陽電池都是低效率處理電磁光譜中有點藍的顏色，這是因為傳統太陽電池無法捕捉有過多能量的藍色光子—藍色光子是撞擊太陽電池的入射光粒子。

(Phys.org) —除非你就是太陽電池，否則要得到藍色幾乎是不可能的事。

Argonne國家實驗室能源部門和Austin的Texas大學科學家一同研發出經濟的新材料，可以比以前更有效率地捕捉光譜中的藍色並轉換成太陽能。

大部分的簡易太陽電池都是低效率地處理電磁光譜中有點藍的顏色，這是因為傳統太陽電池無法捕捉有過多能量的藍色光子—藍色光子是撞擊太陽電池的入射光粒子。

Texas大學教授Brian Korgel說，“不同能量的光子以不同能量激發電子，有些入射光子含有的能量比太陽電池能夠接受的還多，所以很多能量就會以熱的形式散失。”

就是因為這個限制，科學家們原本認為簡易太陽電池將入射太陽輻射轉換成太陽能的效率無法超過百分之34。但是研究學家在約十年前知道單一高能光子可以激發不只一個“激子”(電子和帶正電粒子成對稱為“洞”)。Korgel說“這讓人相當激動，但是我們還是不知道要把電子從物質裡拉出來的可能性是否存在。”

Korgel和他的團隊在奈米級材料Argonne中心研究利用特別光譜設備觀察銅銦硒化物上產生的多激子，銅銦硒化物與薄膜產生的另一個最常見材料非常相關，也是薄膜半導體中最有效率的材料。Argonne奈米科學家Richard Schaller說，“這是以如此熟悉又經濟材料產生多激子的先鋒研究之一。”

Korgel說，“Argonne光譜技術在多激子感測中占有很重要的角色，有很多地方並不能執行這種測量。”

研究學家利用“光子固化”方法沉積奈米晶薄膜，其分割作用在材料最上層的加熱和冷卻的秒時間。這個固化過程不只能避免含有奈米晶體的玻璃熔化，也可以蒸發無法提煉出多激子的有機分子。

雖然此研究中證明由多激子提煉來增進效率對可量產材料而言是可行的，但是主要困難是如何將這些材料運用在真實世界的裝置中。

Korgel說，“我們這個研究的主要目的並非要將效能增強到跟理論結果相同，而是要將增進效率運用在大規模捲對捲列印或處理技術，幫助我們降低成本。”