可見光通吃的電漿子結構現身
- 上線日期：2011/11/29 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家最近製作出一種新的奈米結構，能吸收在可見光譜內的任何偏振光。這種電漿子(plasmonic)結構目前已經被用來吸收光並將之轉變成熱，或許也可以用來提升太陽電池的效能。
太陽電池雖然是較被看好的綠能科技(green-energy technology)之一，但它的成本效益仍非石化能源的對手。太陽電池的高成本主要是用於提煉矽，因此業界希望矽膜的厚度能由300 μm降至1 μm，以節省材料的使用。然而傳統太陽電池越薄效能越差，原因是光的波長越長，能量分佈的前後距離越大，太陽電池越薄，頻譜上偏紅光那一端的光被吸收得越少。
為克服這個問題，產學界最近開始研究電漿子奈米結構，主要是著眼於它有絕佳的散射光能力。若能在太陽電池表面製作這類結構，能將朝下傳遞的光轉90°，使其沿水平傳遞，則整個電池的寬度都能用來吸收光。
不過截至目前，電漿子奈米結構能散射的光不是頻寬狹窄，就是只限單一種偏振。最近加州理工學院的Harry Atwater等人讓長300 nm的銀質梯形頭尾相接，組成長條鋸齒狀陣列，隨著梯形的寬度由40 nm變化至120 nm，能吸收波長400 nm至700 nm的可見光。這種設計本身只能吸收一種偏振光，因此研究人員交錯製造了另一組方向轉90°的梯形陣列，使它能吸收任意偏振光。
然而，這種厚僅260 nm的奈米結構要應用在超薄太陽電池中，必須先克服一大難題──太陽電池是靠半導體將光轉換成電，但電漿子結構中的金屬及介電材料卻是將光子轉成熱。不過該團隊的Koray Aydin表示，他們已經想到一些主意，能用來增強半導體的光吸收能力；此外，單是做為即薄又有能效系阻擋光的材料，就可能衍生出其他應用。詳見Nature Communications 10.1038/ncomms1528。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/47747
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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