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(gè)小時(shí)內(nèi)的太陽到達(dá)地球的能量幾乎是在相當(dāng)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(gè)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(jìng)爭(zhēng)。

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(gè)過程中，兩個(gè)低能量的光子相結(jié)合出現(xiàn)一個(gè)單一的高能量光子。這個(gè)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(gè)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(diǎn)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(gè)持續(xù)的電子傳導(dǎo)通路，并供應(yīng)一個(gè)大型的界面面積來支持變頻納米粒子和量子點(diǎn)。劉小剛解釋說。

劉小剛、Tok以及他們的團(tuán)隊(duì)證明了通過用波長(zhǎng)為980納米的發(fā)射激光測(cè)試設(shè)備不會(huì)正常吸收硒化鎘量子點(diǎn)。正如預(yù)期的那樣，在同樣的實(shí)驗(yàn)中比起沒有變頻納米球裝置他們能夠測(cè)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(qiáng)能量轉(zhuǎn)移和捕光能力極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，劉小剛說。