目前各家厂商皆致力于研发低成本, 高效率与环保太阳能板, 而美国国家标准暨技术研究院近日也为太阳能技术尽一分心力, 研发出低成本纳米级涂层, 让太阳能板可以多吸收20%太阳光.
该涂层由数千个微小玻璃珠组成, 每颗珠粒宽度相当于头发的百分之一, 当阳光照射在玻璃珠上时, 光波会绕着纳米珠粒旋转, 可以想像成环绕在伦敦圣保罗大教堂圆顶的声音, 这类曲线结构会导致耳语廊 (whispering gallery) , 即使是微小声音也容易被远方听到.
早在十年前就已有研究团队将耳语廊概念用在光, 但很少有研究应用于太阳能电池涂层. NIST研究员Dongheon Ha与马里兰大学 (UM) 纳米中心组成团队, 实验测试中, 被纳米共振器 (nanoresonator) 涂层捕捉到的光最后会流泄出来, 并被底下的砷化镓 (gallium arsenide) 太阳能电池吸收.
研究员用不同颜色区分不同直径纳米玻璃珠, 每颗珠子都可以当作一个光学耳语廊或共振器, 可吸收不同太阳光波长. 研究则利用激光来测试纳米共振器涂层中的玻璃珠, 发现太阳能板可多吸收 20% 可见光, 测量结果亦显示, 该涂层也会让电池电流增加 20%.
Ha 表示, 这是第一个使用精密纳米测量来展现涂层效率的团队, 虽然先前计算得出该涂层可以提高太阳能电池性能, 但直到团队成功开发出所需的纳米测量技术, 研究才能证明确有其事.
研究团队还研发出一种快速, 低成本纳米共振器覆涂方法, 以往研究员都将半导体材料浸泡在溶液中, 但这方法需要比较多时间, 而且即使只有一面需要覆涂, 浸泡方式也会让半导体两面都包覆到.
因此团队研发出新型覆涂方式, 借由将纳米共振器液珠 (droplets) 置于太阳能电池一侧, 将线绕金属杆拉过 (pulled across) 电池, 推展电池上纳米溶液并形成紧密填充的涂层. 这也是研究员首次使用金属杆涂抹方式, 且这个方法受到团队支持, Ha 指出, 这种覆涂方式既可省钱又能大规模制造. 目前该研究已发布在《纳米技术》 (Nanotechnology) .
