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单根纳米线或将提高太阳能转换效率极限-银河国际登录

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坐落于硅基片之上的纳米线吸取太阳射线。纳米线近于有可能沦为未来太阳能电池的发展主流。

硅底质上GaAs纳米线晶体的扫瞄电子显微镜图;中间为入射式电子显微镜下的单个纳米线;右图是在扫瞄入射电子显微镜下缩放的晶体结构。据物理学家的组织网3月24日报导,一个来自丹麦和瑞士的牵头研究团队早已证明,单根纳米线可挤满的太阳光强度能超过普通光照强度的15倍,这一令人吃惊的研究成果在研发以纳米线为基础的新型高效太阳能电池方面潜力极大,有可能使太阳能切换无限大以求提升。涉及论文公开发表在《大自然·光子学》杂志上。

纳米线的结构为圆柱状,直径约为人类纹路的万分之一。纳米线具备独有的物理光吸收性能,有预测指出,其在太阳能电池以及未来的量子计算机和其他电子产品的研发方面具备辽阔的前景。近年来,丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所纳米科学中心和瑞士洛桑联邦理工学院的科学家仍然在探寻如何研发纳米线晶体并提高其质量。

他们的研究找到,纳米线需要将太阳光大自然挤满到晶体中一个十分小的区域,聚光能力是普通光照强度的15倍。由于纳米线晶体的直径大于入射光太阳光的波长,可以引发纳米线晶体内部以及周围透射的共振。该研究的参与者、刚取得尼尔斯·波尔研究所博士学位的彼得·克洛格斯特拉普说明说道,通过共振散发出的光子更为集中于(太阳能的切换正是在弥漫光子的过程中构建的),这有助提升太阳能的切换效率,从而使得基于纳米线的太阳能电池技术获得确实的提高。

典型的太阳能切换效率无限大,也就是所谓的肖克利·奎伊瑟效率无限大(Shockley-QueisserLimit),多年来仍然是太阳能电池效率的瓶颈,但现在显然,这项新的研究很有可能使这一切换效率无限大提升几个百分点。对研究人员而言,需要突破理论无限大毫无疑问是令人兴奋的。几个百分点听得上去虽然不多,但却不会对太阳能电池的发展、基于纳米线的太阳能的利用以及全球的能源开发等产生根本性影响。不过,克洛格斯特拉普回应,纳米线包含的太阳能电池投放产业化还必须等几年时间。

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