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传统光伏电池100倍的“光漏斗”

所属栏目:科技动态 时间:2010年9月27日13:47

  据最新报道,麻省理工学院的研究人员近日发明了一种收集量是传统光伏电池100倍的“光漏斗”。

  据悉,这种光漏斗中的纳米管可以形成触须来捕捉光能量,这就给更小但是更强大的太阳能电池板的使用创造了条件。传统的使用方式要求整个屋顶必须安装光伏电池,这种新型光漏斗只需要一点光伏电池,然后触须就会自动把光子聚集起来。此外,这种触须也能在其他需要光能聚集的应用程序中起作用,如夜视仪或望远镜。

  通常,太阳能板通过将光子转化成电流来发电。这种新型的光漏斗的纳米管触须增加了可以捕集的光子的数量,并且可以把光转化成渗入太阳能电池中的能量。这种神奇的触须由大约10微米(百万分之一米)长,4微米厚的纤维绳组成,包含大约30亿奈米碳管。

  在任何材料中,电子可存在于不同的能量水平。当光子撞击电子的表面时,电子就能达到一个更高的能量水平。通电的电子和它们之中的缝隙间的相互作用被称作电子空穴对,以及电子和空穴之间能量水平的差异就是众所周知的带隙。在这种新型光漏斗中,触须的内层包含了夹有小带隙的纳米管,并且纳米管的外层有更厚的带隙。在这种情况下,就意味着外层的电子空穴对可以流向内层,也就是它们能够以更低的能量状态(但仍兴奋)存在的地方。因此,当光能量撞击到这种材料时,所有的电子空穴对都会流向纤维的中心,在那里它们集中纤维。在这样的装置中,纳米管触须可以在光伏电池将电子转化成电流之前就捕集光子,并且这种结果可以通过把触须设置在半导体材料周围来实现。

  研究人员表明,半导体和纳米管之间的分界面能把光子和空穴分离,电子会在电极触碰到内部半导体的时候被收集,而空穴则会在电极触碰到纳米管的时候被收集。之后这种系统就会产生电流,并且这种太阳能电池的效率取决于电极所采用的材料。

  
出处:中国太阳能
作者:中国太阳能

 

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