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藍光光碟圖案能提升太陽電池效率

公告類型: 奈米新知
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當你拿到一片藍光光碟(blue-ray discs)時,可曾觀察它的背面?彩虹般的光澤是不是很美?這是光碟表面大小不一、隨機分布的微米圖案導致光線產生散射的結果;最近美國科學家發現,此散射現象還能用來提升太陽電池(solar cell)對於日光的吸收能力,進而提升太陽電池的轉換效率。

隨著儲存技術的日新月異,光碟的容量在這幾年大幅增長,透過光碟表面的微米陣列可寫入並儲存大量的數位資訊,以提供高品質的影音資訊;其中藍光光碟的表面具有特殊的準隨機結構(quasi-random structure),利用高低分布的微米陣列來儲存二進位代碼(0/1),儲存容量遠遠大於傳統的DVDCD。最近西北大學的研究團隊發現,除了提供影音娛樂外,藍光光碟還有嶄新的應用─增強太陽電池的效率!

太陽電池可吸收日光,並經由一連串的光化學反應後,將吸收的光能轉換成電能輸出。然而,太陽電池對於日光的吸收效能不彰,一直困擾著科研人員。現在這問題可能稍稍露出了曙光。由Jiaxing HuangCheng Sun領軍的西北大學研究團隊發現,藍光光碟上具有準隨機結構的微米陣列有助於提升太陽電池對於日光的吸收能力!

該團隊利用高分子材料彈性體(elastomer)將藍光光碟上的準隨機結構轉印下來,並轉移至太陽電池上,發現這些特殊結構可讓入射光線在元件內部產生散射。散射導致日光在元件內部移動的距離增長,因而有助於光化學材料的吸收,進而提升太陽電池的光電轉換效率。

有趣的是,藍光光碟表面之準隨機結構尺寸介於150250 nm間,此大小造成的散射光幾乎可使全波段的太陽光被元件吸收,相較於未使用藍光光碟圖案的太陽電池,其元件吸收效率高出22%之多;最重要的是,它們很便宜廉價─即便是使用過的藍光光碟,依舊效果卓越

該團隊認為,此材料未來可能的應用包括超級太陽電池、資訊理論、光子學與材料科學等。詳見近期的Nature Communications | DOI: 10.1038/ncomms6517


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=999
譯者/譯者服務單位:薛涵宇/美國麻州大學阿默斯特分校-高分子科學與工程學院   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2014/12/30
發布人員: 王芊樺