纳米线太阳能电池

纳米线太阳能电池 nanowires solar cell

美国科学家研制出了一种廉价制造高质量的纳米线太阳能电池的新技术。美国能源部下属的劳伦斯伯克利实验室的材料科学家团队，首次利用以溶液为基础的阳离子交换化学技术，制造出了高质量的以半导体硫化镉为核、硫化铜为壳的核/壳纳米线太阳能电池。这种廉价且易制造的电池的开路电压和填充值(这两者共同决定太阳能电池能产生的最大能量)都高于传统的平板太阳能电池，而且其能源转化效率为5.4%，可与传统太阳能电池相媲美。
现有的太阳能电池一般由超纯净的单晶硅圆制成，同时要求这种非常昂贵的材料的厚度约为100微米，以尽可能多地吸收太阳光，这就使制造硅基平板太阳能电池变成复杂、能耗大且昂贵的过程。
因此，科学家希望使用半导体纳米线(其宽度仅为人头发丝的千分之一，但长度可延伸至毫米级)替代硅晶圆来制造太阳能电池。与传统太阳能电池相比，纳米线太阳能电池拥有几大优势：分离、聚集电荷的能力更强;其可由储量丰富的材料而非需要经过严格处理的硅制成。然而，迄今为止，纳米线太阳能电池的转化效率较低，让其优势相形见绌，限制了其发展。
美国科学家研发出的是一种非常廉价的方法，他们使用硅，用一个球形P—N结取代了传统太阳能电池的平面P—N结。在球形P—N结内，以P型硅纳米线为核，N型硅层在其周围形成了一个外壳。这种几何形状有效地将单个纳米线变为一个光伏电池，也大幅提升了硅基光伏薄膜的捕光能力。新方法提供了一种简单廉价制造高质量纳米材料的途径，它也规避了气相制造过程所需的高温掺杂和沉积过程，使制造成本更低且再生性更好。