新型太阳能电池高效利用近红外光能量

中国科学技术大学熊宇杰教授课题组基于应用广泛的半导体硅材料，采用金属纳米结构的热电子注入方法，设计出一种可在近红外区域进行光电转换且具有力学柔性的太阳能电池。研究成果近日在线发表在国际重要化学期刊《德国应用化学》上。

目前大多数太阳能电池都是针对可见光进行吸收，占太阳光52％的近红外光并没有得到高效利用。针对该问题，熊宇杰课题组基于先前研究的半导体—金属界面，创造性地将具有近红外光吸收性能的银纳米片与硅纳米线集成在一起，构筑了两种不同的光伏器件，近红外光区光电转换性能均得到了提高。在近红外光照下，银纳米片产生的热电子可以直接注入到硅半导体中，将该波段中的光电转换效率提高了59％。

此外，传统的太阳能电池必须加工成坚硬的板块状物件，这限制了日常应用。而柔性器件重量轻，并且可以折叠、卷曲、粘贴在曲面上，如汽车玻璃、屋顶、衣服等。熊宇杰课题组对商用硅片进行纳米化处理，并结合银纳米片的近红外光吸收性能，制造出具有力学柔性的近红外太阳能电池。

专家称，该工作通过纳米制造和纳米合成两种纳米技术的有效结合，实现了具有广谱光吸收的复合结构界面设计，并发展了一种简便有效的近红外柔性太阳能电池制造方法，将有望用于发展智能温控型太阳能电池及可穿戴太阳能电池。