前沿科技之海膽形狀的納米結(jié)構(gòu)幫助提高光伏轉(zhuǎn)化效率

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瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試與開(kāi)發(fā)研究所（簡(jiǎn)稱：EMPA）的研究員成功使用簡(jiǎn)單的電化學(xué)方法在聚苯乙烯微珠顆粒上生長(zhǎng)出海膽形狀的納米結(jié)構(gòu)。海膽刺狀結(jié)構(gòu)由氧化 鋅納米線組成。這種結(jié)構(gòu)化的表面可以被用來(lái)提高光伏產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化效率。賦予材料新特性的工藝往往復(fù)雜且重復(fù)性差，但令人感到驚訝的是，科學(xué)家報(bào)告的新工藝不 僅使用了廉價(jià)的原材料，而且不需要昂貴的設(shè)備。


這些成果是位于瑞士圖恩湖的EMPA下屬的材料和納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（Mechanics of Materials and Nanostructures Laboratory）的科學(xué)家Jamil Elias和Laetitia Philippe取得的。他們使用聚苯乙烯小球?qū)崿F(xiàn)似腳手架的功能，在多種襯底材料上生長(zhǎng)出半導(dǎo)體氧化鋅三維納米結(jié)構(gòu)。這兩位科學(xué)家相信這種有序結(jié)構(gòu)化表面可以被廣泛用于電子和光電子器件，比如太陽(yáng)能電池，短波激光器，LED和場(chǎng)致發(fā)射顯示器（field emission display） 科學(xué)界對(duì)此反映迅速，相關(guān)論文于2010年1月份發(fā)表在Advanced Materials在線版，當(dāng)月就成為最熱門下載的文章，4月被選為封面內(nèi)頁(yè)。該納米結(jié)構(gòu)制作過(guò)程背后的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單。直徑幾微米的聚苯乙烯微球被放置在導(dǎo)電表面，微球會(huì)自發(fā)組成規(guī)則圖樣。聚苯乙烯價(jià)格便宜而且使用廣泛（例如包裝材料和泡沫塑料）。

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. Y' ?% a8 p8 `+ @這些聚苯乙烯微珠作為沉積納米線的模板。Jamil Elias已經(jīng)成功使用自己開(kāi)發(fā)的電化學(xué)方法，通過(guò)改變聚苯乙烯小球的導(dǎo)電和電解性質(zhì)來(lái)沉積氧化鋅。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，納米線就會(huì)在小球表面生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)過(guò)程結(jié)束后，移除其中的聚苯乙烯，只留下空心的帶刺球狀結(jié)構(gòu)，像海膽一樣，使得結(jié)構(gòu)的表面積大大增加。 這種納米結(jié)構(gòu)的表面注定會(huì)被用于光伏應(yīng)用，研究員預(yù)計(jì)它會(huì)有卓越的散射特性。這意味著表面可以吸收更多陽(yáng)光，將光輻射更高效得轉(zhuǎn)化為電能。在一項(xiàng)瑞士聯(lián)邦能源部（Swiss Federal Office of Energy ）資助的項(xiàng)目中，Laetitia Philippe和她的研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)基于這種納米結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池超薄吸收層（EATs）