斯坦福科学家研制等离子体染料敏化太阳电池
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意风 于 2011年3月17日 22:44 发表
由斯坦福大学研究人员领导,瑞士洛桑联邦理工学院参与的联合研究团队宣布研制了一种新的薄膜太阳电池,他们利用新兴的等离子体光子学(Plasmonics)技术,促进太阳电池更有效地捕获阳光,并使其更贴近实际的日常应用。研究者称,使用等离子体光子学技术,可以令太阳电池厚度降至前所未有的地步。研究成果在线发表于《Advanced Energy Materials》杂志[1]。

研究中,研究人员制备了一个“纳米松饼”(nano waffle),制作这种“纳米松饼”用的“华夫铁板”(waffle iron)由硅制成,上面的圆顶小突起直径为300 nm,高约200 nm。然后研究人员在一个透明、导电的基板上涂上一层以二氧化钛为主要成分的透明多孔金属糊状物,然后用“华夫铁板”压印这层糊状物,令其产生凹坑。然后再在形成的“纳米松饼”上涂上一层光敏染料,令其流入“饼”上的凹坑和孔洞当中。最后再添加一层迅速硬化的银。当纳米压印形成的凹坑被银填满,在受光面便形成了银制纳米圆顶突起。
光进入这种“等离子体染料敏化太阳电池”(Plasmonic Dye-Sensitized Solar Cells)后的整个过程是:穿过透明基板和二氧化钛层,被染料敏化层吸收一部分光子变为电流,大部分余下的光子抵达银层后被反射回光敏染料层,还有相当部分的光子与银产生等离子体效应而形成电子疏密波。目前研究人员还需要对这种新型太阳电池的效率和可靠性进行改进。
[1] Ding, I.-K., Zhu, J., Cai, W., Moon, S.-J., Cai, N., Wang, P., Zakeeruddin, S. M., Gr tzel, M., Brongersma, M. L., Cui, Y. and McGehee, M. D. (2011), Plasmonic Back Reflectors: Plasmonic Dye-Sensitized Solar Cells. Advanced Energy Materials, 1: 51. doi: 10.1002/aenm.201190003.