金納米層——改善太陽(yáng)能電池轉換效率

　　在太陽(yáng)能的世界，有機光電太陽(yáng)能電池具有廣泛的潛在應用，不過(guò)它們至今仍被認為是處于起步階段。這些用有機高分子或小分子作為半導體的碳基電池雖然比利用無(wú)機硅片制作的常規太陽(yáng)能電池更薄且生產(chǎn)成本更低，但是它們將光能轉換成電能的效率卻并不理想。

　　然而，據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)8月17日（北京時(shí)間）報道，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員與來(lái)自中國和日本的同行通過(guò)將金納米粒子用于有機光電太陽(yáng)能電池，助其增強了光吸收的能力，極大地提高了電池的光電轉化率。

　　在新近出版的美國化學(xué)學(xué)會(huì )《納米》雜志上，加州大學(xué)洛杉磯分校亨利薩繆里工程和應用科學(xué)學(xué)院材料學(xué)和工程教授楊陽(yáng)（音譯）領(lǐng)導的研究小組發(fā)表文章，介紹了他們如何將金納米粒子層植入一個(gè)串聯(lián)的高分子太陽(yáng)能電池的兩個(gè)光吸收區中，形成了特殊三明治結構的電池，從而收獲到更寬太陽(yáng)光譜的光能。

　　研究人員發(fā)現，通過(guò)金納米粒子層的相互連接，他們大幅度地提高了光電太陽(yáng)能電池的光電轉化率。金納米粒子通過(guò)等離子效應，可在薄薄的有機光電層中產(chǎn)生強電磁場(chǎng)，其結果是將光能聚集使其更多地被電池中的光吸收區捕獲。

　　盡管將金屬納米結構融入光電太陽(yáng)能電池結構中存在著(zhù)不少困難，但研究小組化解了這些難題，并首次宣布成功地研制出等離子增強高分子串聯(lián)太陽(yáng)能電池。楊陽(yáng)表示，通過(guò)簡(jiǎn)單地將金納米粒子層植入電池兩個(gè)光吸收區中，他們便獲得了高效等離子高分子串聯(lián)太陽(yáng)能電池。出現在連接層中間的等離子效應能夠同時(shí)改善上、下兩層光吸收區的工作狀態(tài)，將串聯(lián)太陽(yáng)能電池的轉化率從以前的5.22%提高到6.24%，增比達20%。

　　實(shí)驗和理論結果都顯示，太陽(yáng)能光電電池效率的提高得益于金納米粒子近區的增強，也表明等離子效應對未來(lái)高分子太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)具有極大的潛力。研究小組認為，夾層結構作為開(kāi)放平臺能夠應用于多種高分子材料，為獲得高效多層串聯(lián)太陽(yáng)能電池創(chuàng )造了機會(huì )。

　　領(lǐng)導該項研究的楊陽(yáng)同時(shí)還是加州大學(xué)洛杉磯分校加利福尼亞納米系統研究所納米可再生能源中心主任。參與該項目的研究人員還包括來(lái)自中國科學(xué)院半導體研究所半導體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室的張興旺（音譯）和日本山形大學(xué)科學(xué)和工程研究生院的洪子若（音譯）。

　　　　純以技術(shù)的眼光看，這項研究干得相當不錯，讓起步階段的有機電池光電轉換率超過(guò)了6%。要知道當前世界范圍里，商業(yè)化程度已趨成熟的光伏產(chǎn)品轉換率至高不過(guò)20%左右。然而從產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)的角度看，實(shí)驗室里的高效率數據，怕是不會(huì )讓企業(yè)及用戶(hù)太過(guò)激動(dòng)。對于這一新興產(chǎn)業(yè)而言，如何盡快降低成本，加快普及與應用，把市場(chǎng)的蛋糕盡快做大，推動(dòng)光伏“平價(jià)時(shí)代”的到來(lái)，才是他們當前最關(guān)注的。至于技術(shù)路線(xiàn)的選擇，整個(gè)行業(yè)的態(tài)度應當是相當開(kāi)放的，哪怕原料要用到昂貴的燦燦黃金。當然，換成便宜點(diǎn)兒的更好。