挪威科技大學（NTNU）研究小組開發了一種使用半導體奈米線材料製造超高效率太陽能電池的方法。如將其用於傳統的矽基太陽能電池，這一方法有望以低成本將當今矽太陽能電池的效率提高一倍。該研究論文發表在美國化學學會期刊《ACS光子學》上。
新技術主要開發者、NTNU博士研究生安詹·穆克吉表示，他們的新方法以非常有效的方式，利用砷化鎵材料以及奈米結構完成，因此可以僅使用常用材料的很小一部分，就提高太陽能電池的效率。
砷化鎵因其非凡的光吸收和電氣特性而成為製造高效太陽能電池的最佳材料，通常用於製造太空太陽能電池板。然而，高質量砷化鎵太陽能電池元件的製造成本相當高。近年來人們意識到，與標準平面太陽能電池相比，奈米線結構可潛在地提高太陽能電池的效率，所用的材料也更少。
NTNU研究人員黑格·威曼稱，團隊找到了一種新方法，透過在奈米線結構中使用砷化鎵，製造出效率比其他任何太陽能電池高10倍以上的超高功率太陽能電池。
砷化鎵太陽能電池通常生長在厚且昂貴的砷化鎵基板上，幾乎沒有降低成本的空間。新方法則在廉價的矽平臺上使用垂直站立的半導體奈米線陣列結構來生長奈米線。威曼教授解釋說，最具成本效益和效率的解決方案是生長雙串聯電池，頂部的砷化鎵奈米線電池生長在底部的矽電池上，從而避免使用昂貴的砷化鎵襯底。
研究人員使用分子束外延的方法來生長奈米線，透過適當的投資和工業規模的研發專案，這項技術的開發可具有直接成本效益。研究人員表示，將該產品整合在矽電池之上，可將太陽能電池效率提高到40%，與當今商用矽太陽能電池相比，這意味著效率翻了一番。利用新方法進行調整，使奈米線在不同的基板上生長，還可能為許多其他應用開啟大門。
研究人員表示，他們正探索在石墨烯等原子級薄的二維基板上生長這種型別的輕量級奈米線結構。在自供電無人機、微型衛星和廣大其他空間應用上，其都將擁有巨大潛力。
文/科技日報記者 張夢然
編輯/範輝
