能提升太阳能效率的新设计

科瑞•艾登研究小组开发的金属光栅。来源：美国西北大学

太阳能发电可能上升，但太阳能电池的效率仅仅相当于它们收集的阳光量。在新的麦考密克（McCormick）教授指导下，研究人员已经开发出一种新材料，可吸收较大范围的波长，并有可能带来更有效更便宜的太阳能技术。

有一篇论文描述了这一成果，就是《宽波段非偏振谐振光吸收使用超薄等离子超级吸收剂》（Broadband polarization-independent resonant light absorption using ultrathin plasmonic super absorbers），11月1日发表在《自然通讯》杂志。

“太阳光谱并不像激光，它的波段非常宽，从紫外线起直到近红外线。”科瑞•艾登（Koray Aydin）说，他是美国西北大学（Northwestern University）电气工程和计算机科学助理教授，也是论文的第一作者，“为了最有效地捕捉光，太阳能电池需要有宽波段响应。这种设计使我们能够做到这一点。”

研究人员使用两种非常规材料，就是金属和氧化硅，创造薄而复杂的梯形金属格栅，这种格栅属于纳米尺度，可以捕获范围更广的可见光。使用这些材料是不寻常的，因为它们自身不吸收光线；然而，它们在纳米尺度可以一起发生作用，达到非常高的吸收率，艾登说。

这种形状独特的光栅可捕获范围很广的波长，是由于局部光学共振会使光线花更多时间在材料内，直到它被吸收。这种复合超材料收集光，也可以有许多不同的角度，这是一种有用的性能，在处理阳光时就是这样，阳光照射太阳能电池有不同的角度，因为太阳全天从东向西移动。

这项研究不能直接用于太阳能电池技术，因为金属和氧化硅不能把光转换成电力；事实上，光子转化为热能，可能带来新的方式，以控制纳米级的热流。然而，这种创新的梯形形状，可以在半导体材料中复制，用于太阳能电池，艾登说。

他说，如果用于半导体材料，这种技术可带来更薄、成本更低、更有效的太阳能电池。

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