神奇的納米柱太陽能電池

為了盡早開發(fā)出可替代化石燃料的新能源，世界各國(guó)的研究人員都沒日沒夜地在干在眾多可再生能源中，太陽能自然是關(guān)注的重點(diǎn)，而這次立功的是美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)伯克利分校那里的研究人員開發(fā)出了一種用于制造高效太陽能電池的低成本彈性材料新技術(shù)使光學(xué)活性半導(dǎo)體生長(zhǎng)為納米柱陣列每一個(gè)單一晶體的直徑僅為十億分之一米在傳統(tǒng)的太陽能電池中，硅吸收光能并產(chǎn)生自由電子，電子流入電極產(chǎn)生電流這些電子必須在受困于材料的缺陷或雜質(zhì)前到達(dá)電路這就要求使用極為純；爭(zhēng)的單晶硅然而生產(chǎn)單晶硅的標(biāo)準(zhǔn)方式是極為不經(jīng)濟(jì)的，為了充分利用太陽能科學(xué)家們非找到量產(chǎn)高效率光伏電池裝置的方法不可納米柱技術(shù)進(jìn)入了他們的視線與典型的平板太陽能電池不同的是，一個(gè)納米柱陣列電池的受光面積大得多計(jì)算機(jī)模擬表明，相對(duì)于平面，納米柱半導(dǎo)體陣列的光敏度應(yīng)該更高分離電子的能力大大增強(qiáng)并能夠更有效地收集這些電荷的載體更重要的是納米柱技術(shù)還可使研究人員使用更為廉價(jià)和低質(zhì)的材料該技術(shù)更適于在薄鋁箔上制作出可卷曲的太陽能電池板從而降低了制造成本。一旦獲得成功其生產(chǎn)成本將可低至單晶硅太陽能板的1／10不幸的是，早期使用立柱設(shè)計(jì)方案制造光優(yōu)電池板的嘗試并沒有取得成功，不僅光電轉(zhuǎn)換效率不到兩個(gè)百分點(diǎn)一非單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率應(yīng)達(dá)到12％～13％。而且所采用的制造方法也較為昂貴該方案的主要缺陷在于納米柱的直徑?jīng)]有得到很好的控制，支柱的密度和對(duì)齊程度都較低，半導(dǎo)體接口的質(zhì)量也很差不過，加州大學(xué)伯克利分校的電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授阿里·杰威最近找到了突破口杰威和他的同事制作的納米柱電池首次在經(jīng)氧化處理的鋁箔上創(chuàng)建出呈周期性分布的小孔這些直徑200納米的小孔就作為硫化鎘晶體直立生長(zhǎng)的模板然后他們將生長(zhǎng)出來的大小統(tǒng)一的500納米高的硫化鎘嵌入碲化鎘薄膜中，并對(duì)碲化鎘和頂端電極飾以銅和金的薄膜這些電極通過一塊玻璃板和電池相連，或者被投入聚合物溶液產(chǎn)生彎曲據(jù)稱此種電池將光能轉(zhuǎn)換為電能的效率可達(dá)6％柔軟而成本低廉的太陽能電池板終于誕生了，這真是能源史上一個(gè)令人興奮的好消息。

目前，研究人員正在探索使用可提高轉(zhuǎn)換效率的材料，如透明導(dǎo)電的氧化銦就有可能使光電轉(zhuǎn)換效率提高一倍。不過《Geek》還是希望他們最先考慮利用其他半導(dǎo)體材料制造納米柱的可能性，畢竟鎘終究是有毒物質(zhì)，誰也不會(huì)喜歡自家的屋頂上貼著一層有鎘化物的。不不，能生產(chǎn)再多的電也不行。