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美国:有望实现最大化光学吸收
据悉,美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员新开发出的纳米柱阵列能够吸收 99% 的光子,可大幅度提高太阳能电池效率
    研究人员表示,高度有序的纳米柱阵列,需要调整形状和几何结构,这些阵列由锗或镉硫化物组成,可以大幅度提高纳米柱的吸光性。 这些纳米柱的吸光性不亚于甚至超过商用薄膜太阳能电池,但只使用非常少的半导体材料,也不需要抗反射涂层。
    理论和实验工作表明,三维阵列半导体纳米柱,有确定的直径、长度和节距,擅长捕捉光照,但只使用不到一半的半导体材料,这是对比薄膜太阳能电池而言,这种电池的制备,需要化合物半导体,比如碲化镉(cadmium telluride),而有大约百分之一的材料,在太阳能电池中,是采用笨重的硅。
    研究人员制成双直径纳米柱时,使用了模具,这些模具的制备,采用了2.5微米厚的铝箔。他们用两步阳极化工序,来创建一个阵列,阵列包含很多一微米深的小孔,这些小孔在模具中,都是双直径的,就是顶部窄,底部宽。金颗粒随后在小孔中沉淀,这种颗粒起催化作用,促进半导体纳米柱生长。
    这个过程可以精确控制单晶纳米柱阵列的几何结构和形状,不需要使用复杂的外延附生和/或平版印刷技术。只要两微米高,纳米柱阵列就能够吸收99%的光子,波长范围在300到900纳米之间,也不必依赖任何抗反射涂层。
    锗纳米柱经调谐,可吸收红外光子,用于高灵敏度探测器,而镉硫化物/碲化物(telluride)纳米柱可理想地用于太阳能电池。这种制造技术十分普通,加维说,它可以用于众多其他半导体材料,也可以用于很具体的应用。实验证明,从横截面看,纳米柱阵列也可以形成特定的形状,比如正方形、长方形或圆形,只需改变模板的形状就行。

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