宽波段柔性吸光材料问世

可提高太阳能电池效率3倍以上并具隐身性能

2017年02月08日07:54  来源:科技日报
 
原标题:宽波段柔性吸光材料问世

  美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员在近期的美国《国家科学院院刊》上发表论文称,他们利用纳米技术,开发出一种轻薄透明的柔性吸光材料,可将太阳能电池的效率提高3倍以上,并具有隐身性能。

  该材料可称是近乎完美的宽波段吸收材料,可吸收87%以上的近红外光(1200至2200纳米波长),对其中1550纳米波长的光的吸收率达98%,且能够从各个角度吸收光。理论上,也可以只吸收特定波长的光而允许其他波长的光通过。

  新的吸光材料主要是基于表面等离子体共振的光学现象。研究人员采用了氧化锌半导体,其可通过与金属掺杂改性。掺杂了铝的氧化锌含有大量的自由电子,足以使等离子共振吸收红外线。

  他们用先进的纳米加工技术,以精确的方式对材料进行组合与构成。在硅衬底上,每次沉积一个原子层,以构建立式纳米管阵列。再将纳米管阵列从硅衬底转移到薄而有弹性的聚合物上,就可制造出这种新材料。

  实验证明,通过改变不同的参数,如管与管之间的间距、材料的比例、材料的类型以及电子载体浓度,便可调整材料的吸收波段。

  研究人员表示,该设计以纳米粒子为基础,具有一些令人振奋的特性,如可将其转移到到任何类型的基板上,用于大窗户的宽波段吸收等。纳米材料通常只在厘米尺度上进行制造,新研究在大面积制造上迈出了一大步。由于这种新的吸光材料是宽波段吸收材料,可选择性吸收光,也可对其吸收波段进行调节,因此可广泛应用于隐身技术,如为军事设备或人员提供各种伪装等。而新吸光材料的全波段全角度特性,也可用于大幅提高太阳能电池的效率。

  研究人员表示,该技术目前仍处于研发阶段,他们将探索使用不同材料,不同几何图形,开发不同波长的光吸收材料,以提供更为广泛的应用。(记者何屹)

(责编:郝孟佳、熊旭)

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