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太阳能电池=元器件?新纳米技术让微型电路用上环保能源

钜大LARGE  |  点击量:128次  |  2019年11月08日  

摘要
哈佛大学化学教授查尔斯·莱贝尔与同事日前共同研发出一种直径仅有人类头发两万分之一的太阳能电池。
哈佛大学化学教授查尔斯·莱贝尔与同事日前共同研发出一种直径仅有人类头发两万分之一的太阳能电池。这种新型电池不仅可以作为电子元件用于微型电路,还是首例能够独立完成光电转化的纳米级设备。

新型电池是一种具有多层结构的纳米线,类似用于有线电视网络的同轴电缆。但它的直径只有同轴电缆的10万分之一,肉眼几乎不可见,且采用3种具有不同导电性能的光敏硅材料为主材。电池核心是直径约100纳米、覆有硼涂层的长条状硅晶体,外面包裹两层分别厚50纳米的多晶硅层,其中最外一层硅材料覆有磷涂层。


阳光照射纳米线时,带负电的电子离开硅晶体,形成正极微孔,也称空穴。电子穿过硅层向外移动,与电子数量相等但极性相反的空穴则向纳米线核心移动。当纳米线与电路接通时,电子和空穴的移动产生电流,把光能转化为电能。


查尔斯·莱贝尔表示,新型电池的光电转化效率较高,一般能达到3%以上,最高时能达到5%。此外,新型电池以硅材料为主材,能够承受集中光照而不受蚀分解,而且新型电池的制作成本低廉,与其他光电设备相差无几。


莱贝尔指出,其下一步研究目标之一,就是要想办法克服新型电池晶体现存缺陷,争取将该电池的能量转化效率提高到15%。


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