科學(xué)家用氧化鋅“納米矛”提升太陽(yáng)能電池效率

　　美國(guó)密蘇里科技大學(xué)(Missouri University of Science and Technology)的研究人員表示，將一種氧化鋅(ZnO)制成的“納米矛(nanospears)”釘在太陽(yáng)能電池表面，將可擴(kuò)展其吸收光譜并因此提高太陽(yáng)能電池的效率。

　　而由于該種混合材料既能吸收光線也能發(fā)光，研究人員表示其應(yīng)用范圍可望涵蓋超紫外光雷射(ultraviolet lasers)、廣譜固態(tài)照明(wide-spectrum solid-state lighting)，以及新式的壓電組件(piezoelectric devices)等等。

　　“氧化鋅能吸收接近超紫外光光譜的光線，”密蘇里科技大學(xué)教授Jay Switzer表示：“這能與吸收近紅外線光譜的硅互補(bǔ);若以上這兩部分光譜都能被利用，就可能實(shí)現(xiàn)更高的太陽(yáng)能電池效率。”

　　Switzer表示，過(guò)去在硅晶上長(zhǎng)氧化鋅的嘗試，都僅獲得有限的成功，主要是因?yàn)檫@兩種材料的晶格并不協(xié)調(diào);而研究人員將氧化鋅的晶格軸心傾斜，就解決了以上問(wèn)題，并使氧化鋅能與硅精準(zhǔn)匹配。

　　由于氧化鋅是以一個(gè)不尋常的角度長(zhǎng)在硅上，就像是釘在硅晶表面的納米尺寸矛那樣，使太陽(yáng)能電池可吸收較長(zhǎng)的超紫外光波長(zhǎng)，也能吸收較短的紅外線波長(zhǎng)。

　　該種氧化鋅納米矛的長(zhǎng)晶法，是利用一種飽和了鋅離子的堿性溶液淹沒(méi)硅晶圓表面，所長(zhǎng)出的納米矛直徑約100~200納米，長(zhǎng)度約1微米(micron);透過(guò)一種自動(dòng)排列制程，這些納米矛會(huì)以精準(zhǔn)的角度在結(jié)晶硅表面自組裝(self-assembled)，將晶格不匹配的狀況降到最低。

　　Switzer表示：“這種系統(tǒng)會(huì)以51度的角度、在我們完全沒(méi)有介入的情況下達(dá)成晶格匹配。”該研究團(tuán)隊(duì)的下一步是制作出太陽(yáng)電池：“困難之處在于制作與氧化鋅納米矛接觸的觸點(diǎn);其中一個(gè)方案是使用溶液觸點(diǎn)制作光電化學(xué)(photo-electrochemical)太陽(yáng)能電池。”