近日，美國(guó)北卡州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，來制造更輕薄的薄膜太陽能電池，同時(shí)也不會(huì)降低電池吸收太陽能的能力。讓電池更輕薄可以顯著降低生產(chǎn)成本。

北卡州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系的助理教授，同時(shí)其也是一篇研究該技術(shù)的論文的合著者LinyouCao博士說到，我們可以使用超薄活性層利用納米級(jí)三明治設(shè)計(jì)來制造電池。例如，我們可以使用僅有70nm厚的非晶硅活性層來制造太陽能電池。這是一個(gè)顯著的提升，因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上典型的薄膜太陽能電池的活性層厚度都是300-500nm之間。薄膜太陽能電池中的活性層是指實(shí)際吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)換為電能或化學(xué)燃料的材料層。

我們開發(fā)的該技術(shù)是非常重要的，因?yàn)樵摷夹g(shù)可以應(yīng)用到許多其他太陽能電池材料中，例如碲化鎘，銅銦鎵硒和有機(jī)材料。Cao博士補(bǔ)充到。

新技術(shù)很大程度上依賴于傳統(tǒng)的制造工藝，但是生產(chǎn)出來的是完全不同的產(chǎn)品。第一步是使用標(biāo)準(zhǔn)的印刷技術(shù)在基板上印上一種圖案，該圖案描述了由透明介電材料制成的結(jié)構(gòu)，尺寸在200-300nm之間。然后研究人員在基板和納米結(jié)構(gòu)上鍍上一層活性材料（比如非晶硅）的極薄層。然后活性層上再覆蓋另外一層介電材料層。

在活性層下面使用介電納米結(jié)構(gòu)制造薄膜電池，并且突起的表面等間隔地分布在薄膜上，像中世紀(jì)城堡頂部的鋸狀口相同。

該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵方面是納米三明治的設(shè)計(jì)，在兩個(gè)介電層之間夾著一層活性材料層。納米結(jié)構(gòu)可以扮演高效的光學(xué)天線角色，可以將太陽能集中到活性層當(dāng)中。這意味著我們可以使用更薄的活性層而不要犧牲他的性能。在傳統(tǒng)的薄膜電池設(shè)計(jì)中，使用更薄的活性層會(huì)損害太陽能電池的效率。

論文DielectricCore-shellOpticalAntennasforStrongSolarAbsorptionEnhancement已發(fā)表在NanoLetters上。該論文第一作者是YilingYu，是北卡州立大學(xué)的博士生導(dǎo)師。其他作者包括加州大學(xué)伯克利分校的VivianFerry和PaulAlivisatos博士。該研究項(xiàng)目部分由美國(guó)能源部資助。