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目前光伏(photovoltaic, PV)產業的主流產品為矽太陽電池，不過未來可能被新一代奈米工程的光敏(photoactive)材料裝置所取代。這些材料有極佳的陽光採集能力，因此能得到較高的轉換效率。最近西班牙研究人員將半導體奈米微粒(又稱量子點)與金屬奈米微粒表面的侷域性電漿子(localized plasmon)耦合，能有效增加半導體微粒的吸光量。此技術可望用來提升中間能帶太陽電池(intermediate band solar cell, IBSC)的效能。
近年來，有一種新穎奈米結構結合了電漿子奈米微粒的強烈共振吸光特性與量子點(quantum dot, QD)的獨特吸收能力，該結構是中間能帶太陽電池的基礎，而此新型太陽電池的轉換效率有機會達到最大理論效率的63%。此外，這類奈米微粒太陽電池的製造是採用溶液製程，因此能以低成本、高產量的方式將這些奈米粒子整合至多種主材料(host material)上。
一般單能隙太陽電池的主要缺點之一是無法轉換太陽光譜的紅外光，原因是紅外光光子的能量不足以激發價帶電子跨越半導體能隙以產生電子電洞對。最近十年，量子局限效應(quantum confinement effect)提供了一個控制能隙的方法，許多研究團隊也著手探討量子奈米結使用於光伏材料的可行性與成效。馬德里科技大學的Manuel Joao Mendes研究團隊便根據藉此機制設計了中間能帶太陽電池。
中間能帶太陽電池由量子點陣列構成，量子點使能量低於主體半導體(host semiconductor)能隙的光子仍可貢獻光電流，進而提高了轉換效率。雖然已經有許多原型裝置證實此概念的可行性，但事實上量子點的影響相當微小，原因是它們的吸光能力較弱。
為解決上述困難，西班牙究團隊研發出一種沉積膠體金屬微粒及量子點的方法，能使這些粒子自組形成平面混合陣列。量子點會與金屬奈米微粒上的侷域性電漿子耦合，而在表面電漿子的共振下，金屬微粒可作為光學天線，將周圍光線聚集於奈米級區域內。此種組合能侷限入射陽光使其集中在量子點的奈米體積中，因此增加其吸收光量，最終提升了中間能帶太陽電池的效能。
在這些初步研究的激勵下，該研究團隊目前正著手利用此膠體量子點與金屬奈米微粒，打造第一個電漿子增強式中間能帶太陽電池原型裝置。詳見Nanotechnology ｜ doi:10.1088/0957-4484/24/34/345402。 |