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寬波段柔性吸光材料問世

作者: 2017年02月14日 來源: 瀏覽量:
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美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員在近期的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表論文稱,他們利用納米技術(shù),開發(fā)出一種輕薄透明的柔性吸光材料,可將太陽能電池的效率提高3倍以上,并具有隱身性能。   該材料可稱

  美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員在近期的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表論文稱,他們利用納米技術(shù),開發(fā)出一種輕薄透明的柔性吸光材料,可將太陽能電池的效率提高3倍以上,并具有隱身性能。

  該材料可稱是近乎完美的寬波段吸收材料,可吸收87%以上的近紅外光(1200至2200納米波長(zhǎng)),對(duì)其中1550納米波長(zhǎng)的光的吸收率達(dá)98%,且能夠從各個(gè)角度吸收光。理論上,也可以只吸收特定波長(zhǎng)的光而允許其他波長(zhǎng)的光通過。

  新的吸光材料主要是基于表面等離子體共振的光學(xué)現(xiàn)象。研究人員采用了氧化鋅半導(dǎo)體,其可通過與金屬摻雜改性。摻雜了鋁的氧化鋅含有大量的自由電子,足以使等離子共振吸收紅外線。

  他們用先進(jìn)的納米加工技術(shù),以精確的方式對(duì)材料進(jìn)行組合與構(gòu)成。在硅襯底上,每次沉積一個(gè)原子層,以構(gòu)建立式納米管陣列。再將納米管陣列從硅襯底轉(zhuǎn)移到薄而有彈性的聚合物上,就可制造出這種新材料。

  實(shí)驗(yàn)證明,通過改變不同的參數(shù),如管與管之間的間距、材料的比例、材料的類型以及電子載體濃度,便可調(diào)整材料的吸收波段。

  研究人員表示,該設(shè)計(jì)以納米粒子為基礎(chǔ),具有一些令人振奮的特性,如可將其轉(zhuǎn)移到到任何類型的基板上,用于大窗戶的寬波段吸收等。納米材料通常只在厘米尺度上進(jìn)行制造,新研究在大面積制造上邁出了一大步。由于這種新的吸光材料是寬波段吸收材料,可選擇性吸收光,也可對(duì)其吸收波段進(jìn)行調(diào)節(jié),因此可廣泛應(yīng)用于隱身技術(shù),如為軍事設(shè)備或人員提供各種偽裝等。而新吸光材料的全波段全角度特性,也可用于大幅提高太陽能電池的效率。

  研究人員表示,該技術(shù)目前仍處于研發(fā)階段,他們將探索使用不同材料,不同幾何圖形,開發(fā)不同波長(zhǎng)的光吸收材料,以提供更為廣泛的應(yīng)用。

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