目前各家廠商皆致力于研發低成本、高效率與環保太陽能板,而美國國家標準暨技術研究院(NIST)近日也為太陽能技術盡一分心力,研發出低成本納米級涂層,讓太陽能板可以多吸收20%太陽光。
該涂層由數千個微小玻璃珠組成,每顆珠粒寬度相當于頭發的百分之一,當陽光照射在玻璃珠上時,光波會繞著納米珠粒旋轉,可以想像成環繞在倫敦圣保羅大教堂圓頂的聲音,這類曲線結構會導致耳語廊(whispering gallery),即使是微小聲音也容易被遠方聽到。
早在十年前就已有研究團隊將耳語廊概念用在光,但很少有研究應用于太陽能電池涂層。NIST研究員Dongheon Ha與馬里蘭大學(UM)納米中心組成團隊,實驗測試中,被納米共振器(nanoresonator)涂層捕捉到的光最后會流泄出來,并被底下的砷化鎵(gallium arsenide)太陽能電池吸收。
研究員用不同顏色區分不同直徑納米玻璃珠,每顆珠子都可以當作一個光學耳語廊或共振器,可吸收不同太陽光波長。研究則利用激光來測試納米共振器涂層中的玻璃珠,發現太陽能板可多吸收 20% 可見光,測量結果亦顯示,該涂層也會讓電池電流增加 20%。
Ha 表示,這是第一個使用精密納米測量來展現涂層效率的團隊,雖然先前計算得出該涂層可以提高太陽能電池性能,但直到團隊成功開發出所需的納米測量技術,研究才能證明確有其事。
研究團隊還研發出一種快速、低成本納米共振器覆涂方法,以往研究員都將半導體材料浸泡在溶液中,但這方法需要比較多時間,而且即使只有一面需要覆涂,浸泡方式也會讓半導體兩面都包覆到。
因此團隊研發出新型覆涂方式,借由將納米共振器液珠(droplets)置于太陽能電池一側,將線繞金屬桿拉過(pulled across)電池,推展電池上納米溶液并形成緊密填充的涂層。這也是研究員首次使用金屬桿涂抹方式,且這個方法受到團隊支持,Ha 指出,這種覆涂方式既可省錢又能大規模制造。目前該研究已發布在《納米技術》(Nanotechnology)。