金納米層可改善太陽能電池轉換效率

太陽能的世界，有機光電太陽能電池具有廣泛的潛在應用，不過它們至今仍被認為是處于起步階段。這些用有機高分子或小分子作為半導體的碳基電池雖然比利用無機硅片制作的常規太陽能電池更薄且生產成本更低，但是它們將光能轉換成電能的效率卻并不理想。

　　然而，據美國物理學家組織網8月17日（北京時間）報道，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員與來自中國和日本的同行通過將金納米粒子用于有機光電太陽能電池，助其增強了光吸收的能力，極大地提高了電池的光電轉化率。

　　在新近出版的美國化學學會《納米》雜志上，加州大學洛杉磯分校亨利薩繆里工程和應用科學學院材料學和工程教授楊陽（音譯）領導的研究小組發表文章，介紹了他們如何將金納米粒子層植入一個串聯的高分子太陽能電池的兩個光吸收區中，形成了特殊三明治結構的電池，從而收獲到更寬太陽光譜的光能。

　　研究人員發現，通過金納米粒子層的相互連接，他們大幅度地提高了光電太陽能電池的光電轉化率。金納米粒子通過等離子效應，可在薄薄的有機光電層中產生強電磁場，其結果是將光能聚集使其更多地被電池中的光吸收區捕獲。

　　盡管將金屬納米結構融入光電太陽能電池結構中存在著不少困難，但研究小組化解了這些難題，并首次宣布成功地研制出等離子增強高分子串聯太陽能電池。楊陽表示，通過簡單地將金納米粒子層植入電池兩個光吸收區中，他們便獲得了高效等離子高分子串聯太陽能電池。出現在連接層中間的等離子效應能夠同時改善上、下兩層光吸收區的工作狀態，將串聯太陽能電池的轉化率從以前的5.22%提高到6.24%，增比達20%。

　　實驗和理論結果都顯示，太陽能光電電池效率的提高得益于金納米粒子近區的增強，也表明等離子效應對未來高分子太陽能電池的開發具有極大的潛力。研究小組認為，夾層結構作為開放平臺能夠應用于多種高分子材料，為獲得高效多層串聯太陽能電池創造了機會。

　　領導該項研究的楊陽同時還是加州大學洛杉磯分校加利福尼亞納米系統研究所納米可再生能源中心主任。參與該項目的研究人員還包括來自中國科學院半導體研究所半導體材料科學重點實驗室的張興旺（音譯）和日本山形大學科學和工程研究生院的洪子若（音譯）。

　　純以技術的眼光看，這項研究干得相當不錯，讓起步階段的有機電池光電轉換率超過了6%。要知道當前世界范圍里，商業化程度已趨成熟的光伏產品轉換率至高不過20%左右。然而從產業與市場的角度看，實驗室里的高效率數據，怕是不會讓企業及用戶太過激動。對于這一新興產業而言，如何盡快降低成本，加快普及與應用，把市場的蛋糕盡快做大，推動光伏“平價時代”的到來，才是他們當前最關注的。至于技術路線的選擇，整個行業的態度應當是相當開放的，哪怕原料要用到昂貴的燦燦黃金。當然，換成便宜點兒的更好。