美研發出納米太陽能電池 粗細僅為頭發兩萬分之一

美國科學家研發出一種直徑僅有人類頭發兩萬分之一的太陽能電池。這種新型電池不僅可以作為電子元件用于微型電路，還是首例能夠獨立完成光電轉化的納米級設備。

形似同軸電纜

這種新型納米太陽能電池由哈佛大學化學教授查爾斯·萊貝爾與同事共同完成。英國《自然》周刊１８日刊登研究論文，具體解析它的結構和工作原理。

新型電池是一種具有多層結構的納米線，形似用于有線電視網絡的同軸電纜。但它的直徑惟有同軸電纜的１０萬分之一，肉眼幾乎不可見，且采用３種具有不同導電性能的光敏硅材料為主材。電池核心是直徑約１００納米、覆有硼涂層的長條狀硅晶體，外面包裹兩層分別厚５０納米的多晶硅層，其中最外一層硅材料覆有磷涂層。

陽光照射納米線時，帶負電的電子離開硅晶體，形成正極微孔，也稱空穴。電子穿過硅層向外移動，與電子數量相等但極性相反的空穴則向納米線核心移動。當納米線與電路接通時，電子和空穴的移動萌生電流，把光能轉化為電能。

擁有三大優勢

萊貝爾說，在此之前已有科學家試圖研發出納米級光電設備。但所用材料多為有機化合物與半導體納米結構物質的混合物，不僅能量轉化效率低下，還容易在陽光照射下降解。

相比之下，新型納米太陽能電池至少有三大優勢。首先，新型電池的光電轉化效率較高，一般能達到３％以上，最高時能達到５％。其次，新型電池以硅材料為主材，能夠承受聚集光照而不受蝕分析。此外，新型電池的制作成本低廉，與其他光電設備相差無幾。

而從環保角度而言，新型電池作為一種電子元件具備用能清潔、高效、可再生的優勢。

萊貝爾接受法新社采訪時說：“雖然單獨一個納米電子元件耗能很少，但是具備特定用途的電路需要由許多元件相互連接組成，因此即使是納米結構，耗能也頗為可觀。”這種情況下，與“笨重、昂貴、不可再生”的傳統能源相比，新型電池所用能源更為先進。

還有潛力待挖

與今朝已有民用太陽能電池２０％的光電轉化率相比，新型納米電池還存在一定差距，但是萊貝爾相信，新型電池在提高效能方面還有潛力可挖。

萊貝爾和同事下一步研究目標之一，就是要想方法克服新型電池晶體現存缺陷，提高它的能量轉化效率。他說：“我們的目標是（把效率）提高到１５％。”

此外，萊貝爾認為新型電池在為納米電子設備供能方面也達到了一定高度。研究聲明，新型電池能夠利用陽光獨立萌生２００皮瓦功率，足以為微型電路繼續穩定供能。

萊貝爾說，將來不到１０年時間內，不論是在民用設備范疇、生物恐怖主義監控范疇還是內科診斷范疇，這種微型電池技術有望發揮核心作用。

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