目前各家廠商皆致力於研發低成本, 高效率與環保太陽能板, 而美國國家標準暨技術研究院近日也為太陽能技術盡一分心力, 研發出低成本納米級塗層, 讓太陽能板可以多吸收20%太陽光.
該塗層由數千個微小玻璃珠組成, 每顆珠粒寬度相當於頭髮的百分之一, 當陽光照射在玻璃珠上時, 光波會繞著納米珠粒旋轉, 可以想像成環繞在倫敦聖保羅大教堂圓頂的聲音, 這類曲線結構會導致耳語廊 (whispering gallery) , 即使是微小聲音也容易被遠方聽到.
早在十年前就已有研究團隊將耳語廊概念用在光, 但很少有研究應用於太陽能電池塗層. NIST研究員Dongheon Ha與馬里蘭大學 (UM) 納米中心組成團隊, 實驗測試中, 被納米共振器 (nanoresonator) 塗層捕捉到的光最後會流泄出來, 並被底下的砷化鎵 (gallium arsenide) 太陽能電池吸收.
研究員用不同顏色區分不同直徑納米玻璃珠, 每顆珠子都可以當作一個光學耳語廊或共振器, 可吸收不同太陽光波長. 研究則利用雷射來測試納米共振器塗層中的玻璃珠, 發現太陽能板可多吸收 20% 可見光, 測量結果亦顯示, 該塗層也會讓電池電流增加 20%.
Ha 表示, 這是第一個使用精密納米測量來展現塗層效率的團隊, 雖然先前計算得出該塗層可以提高太陽能電池性能, 但直到團隊成功開發出所需的納米測量技術, 研究才能證明確有其事.
研究團隊還研發出一種快速, 低成本納米共振器覆塗方法, 以往研究員都將半導體材料浸泡在溶液中, 但這方法需要比較多時間, 而且即使只有一面需要覆塗, 浸泡方式也會讓半導體兩面都包覆到.
因此團隊研發出新型覆塗方式, 藉由將納米共振器液珠 (droplets) 置於太陽能電池一側, 將線繞金屬杆拉過 (pulled across) 電池, 推展電池上納米溶液並形成緊密填充的塗層. 這也是研究員首次使用金屬杆塗抹方式, 且這個方法受到團隊支援, Ha 指出, 這種覆塗方式既可省錢又能大規模製造. 目前該研究已發布在《納米技術》 (Nanotechnology) .