太陽是我們的最有前途的清潔能源和可再生能源的來源。一個小時內(nèi)的太陽到達地球的能量幾乎是在相當于人類一年多的消耗。太陽能電池通過將光能轉(zhuǎn)換為電能來挖掘這個巨大的能量來源。然而這些設(shè)備仍然要顯著提高效率才可以與傳統(tǒng)的能源競爭。

新加坡國立大學(xué)和南洋理工大學(xué)的劉小剛、AlfredLingYoongTok和他們的同事在A*STAR材料研究與工程研究所已經(jīng)開發(fā)出一種利用納米結(jié)構(gòu)的捕光材料新增入射光的吸收率。是使用高效太陽能電池的理想方法。

太陽能電池吸收被稱為光子的光能量，然后通過光子出現(xiàn)電子。由于來自太陽的光子能量過小使出現(xiàn)的電子容易丟失。劉小剛、Tok和他們的同事使用變頻方法規(guī)避這方面的損失。在這個過程中，兩個低能量的光子相結(jié)合出現(xiàn)一個單一的高能量光子。這個能量光子可以被吸收到太陽能電池的活躍地區(qū)。

研究人員的設(shè)置包括鈦氧化物框架填充規(guī)則排列的跨距為半個微米的空氣毛孔-稱為反蛋白石結(jié)構(gòu)（見圖片）。球體的上轉(zhuǎn)換材料的，在這些毛孔的表面上直徑分別為30納米。

無論是直接從外部源或是納米球未轉(zhuǎn)化的光子，量子點有效地吸收入射的光并且將其轉(zhuǎn)換為電子。然后電荷流入氧化鈦幀。氧化鈦反蛋白石創(chuàng)建一個持續(xù)的電子傳導(dǎo)通路，并供應(yīng)一個大型的界面面積來支持變頻納米粒子和量子點。劉小剛解釋說。

劉小剛、Tok以及他們的團隊證明了通過用波長為980納米的發(fā)射激光測試設(shè)備不會正常吸收硒化鎘量子點。正如預(yù)期的那樣，在同樣的實驗中比起沒有變頻納米球裝置他們能夠測量高得多的電子電流。我們相信，與傳統(tǒng)晶硅太陽能電池相比增強能量轉(zhuǎn)移和捕光能力極具競爭優(yōu)勢，劉小剛說。