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可弯曲的纳米太阳能电池

        据美国《时代》杂志报道,美国加州大学科学家开发出一种新型太阳能电池技术,这种太阳能电池可通过在铝箔上生长直立的纳米柱来制成,将整个电池封装在透明的胶状聚合物内后就能制作出可弯曲的太阳能电池,成本低于传统的硅太阳能电池。
        领导此项研究的美国加州大学电气工程和计算机科学教授阿里•杰威表示,与传统硅和薄膜电池相比,纳米柱技术可使研究人员使用更为廉价和低质的材料。更重要的是,该技术更适于在薄铝箔上制作出可卷曲的太阳能电池板,从而降低了制造成本。一旦获得成功,其生产成本将可低至单晶硅太阳能板的1/10。
        这种太阳能电池是通过将统一的500纳米高的硫化镉嵌入碲化镉薄膜中制成的,这两种材料均是薄膜太阳能电池中经常使用的半导体。杰威及其同事在《自然—材料学》(Nature Materials)上发表的报告称,此种电池将光能转换为电能的效率可达6%。此前,也有科学家使用了这种立柱设计思想,但其方法成本较为昂贵,且光电转换效率不到2%。
        在传统太阳能电池中,硅吸收光并产生自由电子,这些电子必须在受困于材料的缺陷或杂质前到达电路。这就要求使用极为纯净、昂贵的晶体硅来制造高效光伏装置。
        纳米柱就承担了硅的职责,纳米柱周围的材料吸收光并产生电子,纳米柱将其运送到电路。这种设计以两种方式来提高效率:紧密封装的纳米柱捕捉柱间的光,帮助周围的材料吸收更多的光;电子以非常短的距离穿越纳米柱,因此没有太多的机会受困于材料的缺陷。这意味着可以使用低质量的廉价材料。
        杰威及其同事制作的纳米柱电池首次使用经氧化处理的铝箔,创建出呈周期性分布的200纳米宽小孔,这些小孔作为硫化镉晶体直立生长的模板。然后,对碲化镉和顶端电极饰以铜和金的薄膜。它们通过一块玻璃板和电池相连,或是将其顶端投入聚合物溶液使其弯曲。