位于硅基片之上的納米線吸收太陽射線。納米線極有可能成為未來太陽能電池的發(fā)展主流。(自哥本哈根大學(xué)尼爾斯波爾研究所)

左圖為硅底質(zhì)上GaAs納米線晶體的掃描電子顯微鏡圖;中間為透射式電子顯微鏡下的單個納米線;右圖是在掃描透射電子顯微鏡下放大的晶體結(jié)構(gòu)。(自哥本哈根大學(xué)尼爾斯波爾研究所)

據(jù)《自然光子學(xué)》雜志最新發(fā)表的一項研究稱，納米線可吸收比普通太陽光強度高14倍的太陽光?？茖W(xué)家預(yù)測，未來納米線不僅在太陽能電池領(lǐng)域，而且在量子計算機和其他電子產(chǎn)品中也有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯波爾研究院納米科學(xué)中心和瑞士洛桑理工學(xué)院的研究人員表示，由于納米線一些獨特的物理吸光性，使其突破了利用太陽能的極限。尼爾斯波爾研究院的皮特﹒克羅格斯拉普(Peter Krogstrup)博士說，此發(fā)現(xiàn)顯示了未來納米線太陽能電池發(fā)展的巨大潛力。

近年來，科研人員一直在研究如何改善提高納米線晶體質(zhì)量。納米線晶體呈柱狀構(gòu)造，直徑為人頭發(fā)的萬分之一。研究結(jié)果表明，納米線能夠在非常小的區(qū)域內(nèi)收集15倍的太陽射線。由于納米線的直徑小于太陽光的波長，因此在納米線內(nèi)部和周圍能引起光強度共振。

克羅格斯拉普博士解釋說，共振能夠集中太陽光，太陽光又轉(zhuǎn)化為能量，這樣太陽能的轉(zhuǎn)化效率大大提高。此外，有瑞典科學(xué)家也表示，太陽能電池產(chǎn)生的大量電力也使得太陽光吸收進入納米線。

克羅格斯拉普稱，多年來一直被視為太陽能電池轉(zhuǎn)化效率瓶頸的肖克利-奎伊瑟極限(SQ極限)看來有可能突破。盡管目前的研究結(jié)果只提高了幾個百分點，但是這對發(fā)展太陽能電池、開發(fā)納米太陽能射線以及全球能源開發(fā)將會產(chǎn)生重要影響，只是納米線太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化尚需時日。

所謂的肖克利?奎伊瑟效率極限測量約為33.5%，就是單個p-n結(jié)太陽能電池。這意味著，如果太陽能電池每平方米太陽能可收集1000瓦，那么，它能產(chǎn)生的最大電力為每平方米335瓦左右。

本次研究合作單位包括半導(dǎo)體材料實驗室、洛桑理工學(xué)院、丹麥太陽能電池公司SunFlake A/S公司和基金會，研究內(nèi)容和結(jié)果發(fā)表在1月份的《科學(xué)》雜志上。