利用等离子体(plasmonics)开发改良了的薄膜太阳能电池

斯坦福大学的科学家开发出一种新型的薄膜太阳能电池，结合了等离子体以提高性能和经济可行性。

等离子体(Plasmonics)是一个新兴的科学和技术分支，涉及光和金属之间的相互作用。

在特定条件下，这些相互作用产生一股高频率和高密度的电波。这种电子脉博以异常快速的大和小密度的形式行走，类似声音在空气中的运动。

斯坦福大学的材料科学与工程副教授迈克麦吉希（MikeMcGehee)，领导了一个多学科的工程师小组，利用等离子体来帮助薄膜太阳能电池以更高的效率捕捉光源。

从本质上来说，研究小组把蜂窝状图案的纳米级酒窝印在太阳能电池的金属层内。基本结构类似于一个纳米方格，加上颠簸，科学家把量度为称为直径300纳米和高200纳米的纳米点印在烙印了的物质上。

为了实现这一结构，科学家把薄薄的一层面糊涂抹在透明的导电基地上。该面糊是由二氧化钛，一个透光的半多孔金属所组成。

他们利用纳米方格铁将纳米点印烙在面糊上，并添加一层感光染料，渗入方格中的酒窝及细孔中。最后，他们加上了一个整理银涂层。

该颠簸银层提供了两个主要好处。首先，它能作为一面镜子，能发起第二轮的集成。其次，该光与银纳米点相互作用产生电浆效应。

按照设计，光子将进入和通过透明的基地和二氧化钛层。然后一些光子将被光敏感的染料吸收来产生电流。

同时，剩余的光子将与反射回来的银进行接触。这将引渡它们回到了太阳能电池进行第二轮收集。然而，一些击中银的光子将打击纳米点，也导致电浆波向外流动。

优点和限制

「使用等离子体，我们可以前所未有地在更薄的薄膜中吸收光线，」麦吉先生解释说。

「薄膜越薄，电粒子便越接近电极。实质上，它可以使更多的电子能走到电极成为电力，」他补充说。

据研究人员指出，使用光敏染料的灵活太阳能电池来发电，带来许多好处，包括成本和能源效率。

但是，染料敏化太阳能电池受制于它们把光转换成电力的低效率。最好的薄膜太阳能电池只能在8﹪的效率左右，将光能转化为电能，远不及已经达到25﹪效率的笨重商业技术。

此外，太阳能薄膜的估计寿命只有7年左右，大大低于20至30年的商业标准。

尽管如此，麦吉先生认为，提高效率扩大到15﹪和寿命到10年的期间，将允许薄膜太阳能电池实现商业化的可行性。