斯坦福大學的科學家開發(fā)出一種新型的薄膜太陽能電池，結(jié)合了等離子體以提高性能和經(jīng)濟可行性。

等離子體(Plasmonics)是一個新興的科學和技術分支，涉及光和金屬之間的相互作用。

在特定條件下，這些相互作用產(chǎn)生一股高頻率和高密度的電波。這種電子脈博以異常快速的大和小密度的形式行走，類似聲音在空氣中的運動。

斯坦福大學的材料科學與工程副教授邁克麥吉希（MikeMcGehee)，領導了一個多學科的工程師小組，利用等離子體來幫助薄膜太陽能電池以更高的效率捕捉光源。

從本質(zhì)上來說，研究小組把蜂窩狀圖案的納米級酒窩印在太陽能電池的金屬層內(nèi)。基本結(jié)構(gòu)類似于一個納米方格，加上顛簸，科學家把量度為稱為直徑300納米和高200納米的納米點印在烙印了的物質(zhì)上。

為了實現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)，科學家把薄薄的一層面糊涂抹在透明的導電基地上。該面糊是由二氧化鈦，一個透光的半多孔金屬所組成。

他們利用納米方格鐵將納米點印烙在面糊上，并添加一層感光染料，滲入方格中的酒窩及細孔中。最后，他們加上了一個整理銀涂層。

該顛簸銀層提供了兩個主要好處。首先，它能作為一面鏡子，能發(fā)起第二輪的集成。其次，該光與銀納米點相互作用產(chǎn)生電漿效應。

按照設計，光子將進入和通過透明的基地和二氧化鈦層。然后一些光子將被光敏感的染料吸收來產(chǎn)生電流。

同時，剩余的光子將與反射回來的銀進行接觸。這將引渡它們回到了太陽能電池進行第二輪收集。然而，一些擊中銀的光子將打擊納米點，也導致電漿波向外流動。

優(yōu)點和限制

「使用等離子體，我們可以前所未有地在更薄的薄膜中吸收光線，」麥吉先生解釋說。

「薄膜越薄，電粒子便越接近電極。實質(zhì)上，它可以使更多的電子能走到電極成為電力，」他補充說。

據(jù)研究人員指出，使用光敏染料的靈活太陽能電池來發(fā)電，帶來許多好處，包括成本和能源效率。

但是，染料敏化太陽能電池受制于它們把光轉(zhuǎn)換成電力的低效率。最好的薄膜太陽能電池只能在8﹪的效率左右，將光能轉(zhuǎn)化為電能，遠不及已經(jīng)達到25﹪效率的笨重商業(yè)技術。

此外，太陽能薄膜的估計壽命只有7年左右，大大低于20至30年的商業(yè)標準。

盡管如此，麥吉先生認為，提高效率擴大到15﹪和壽命到10年的期間，將允許薄膜太陽能電池實現(xiàn)商業(yè)化的可行性。