“納米三明治”技術使太陽能電池更輕薄更高效

近日，美國北卡州立大學的研究人員發現了一種新的辦法，來制造更輕薄的薄膜太陽能電池，同時也不會降低電池吸收太陽能的能力。讓電池更輕薄可以顯著降低加工成本。

北卡州立大學材料科學與工程系的助理教授，同時其也是一篇研究該技術的論文的合著者LinyouCao博士說到，我們可以使用超薄活性層利用納米級三明治設計來制造電池。例如，我們可以使用僅有70nm厚的非晶硅活性層來制造太陽能電池。這是一個顯著的提升，因為目前市場上典型的薄膜太陽能電池的活性層厚度都是300-500nm之間。薄膜太陽能電池中的活性層是指實際吸收太陽能并將其轉換為電能或化學燃料的材料層。

我們開發的該技術是非常緊要的，因為該技術可以使用到許多其他太陽能電池材料中，例如碲化鎘，銅銦鎵硒和有機材料。Cao博士補充到。

新技術很大程度上依靠于傳統的制造工藝，但是加工出來的是完全不同的產品。第一步是使用標準的印刷技術在基板上印上一種圖案，該圖案描述了由透亮介電材料制成的結構，尺寸在200-300nm之間。然后研究人員在基板和納米結構上鍍上一層活性材料（比如非晶硅）的極薄層。然后活性層上再傾覆另外一層介電材料層。

在活性層下面使用介電納米結構制造薄膜電池，并且突起的表面等間隔地分布在薄膜上，像中世紀城堡頂部的鋸狀口相同。

該技術的一個關鍵方面是納米三明治的設計，在兩個介電層之間夾著一層活性材料層。納米結構可以扮演高效的光學天線角色，可以將太陽能聚集到活性層當中。這意味著我們可以使用更薄的活性層而不要犧牲他的性能。在傳統的薄膜電池設計中，使用更薄的活性層會損害太陽能電池的效率。

論文DielectricCore-shellOpticalAntennasforStrongSolarAbsorptionEnhancement已發表在NanoLetters上。該論文第一作者是YilingYu，是北卡州立大學的博士生導師。其他作者包括加州大學伯克利分校的VivianFerry和PaulAlivisatos博士。該研究項目部分由美國能源部資助。

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