納米結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度決定了什么波長(zhǎng)的光會(huì)使它產(chǎn)生諧振。新設(shè)計(jì)的納米楔形結(jié)構(gòu)，具許多不同的長(zhǎng)度，可強(qiáng)烈吸光，末端吸收藍(lán)光，基座吸收紅光。

有一種新型納米結(jié)構(gòu)的材料，可吸收廣譜光線，從任何角度都可以吸收，可帶來(lái)有史以來(lái)最有效的薄膜太陽(yáng)能電池。

研究人員正把這種設(shè)計(jì)用于半導(dǎo)體材料，以制作太陽(yáng)能電池，他們希望在材料成本上省錢，同時(shí)仍然可以提供很高的功率轉(zhuǎn)換率。用硅進(jìn)行的初步測(cè)試表明，這樣的圖案可能會(huì)使光吸收提高五倍。

傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池通常是100微米厚，或者更厚。研究人員正在研究一些方法，制備更薄的太陽(yáng)能電池，大約數(shù)百納米厚，而不是數(shù)百微米厚，但具有相同的性能，這就可以降低制造成本。然而，通常較薄的太陽(yáng)能電池只能吸收較少的光線，這意味著不能產(chǎn)生同樣多的電力。

一些研究人員正求助于奇特的光學(xué)效應(yīng)，這種效應(yīng)出現(xiàn)于納米尺度，可以解決這一難題。哈利•阿特沃特（Harry Atwater）是加州理工學(xué)院（Caltech）應(yīng)用物理和材料科學(xué)教授，也是這一領(lǐng)域的先驅(qū)，現(xiàn)在他提出一種方法，可以在納米尺度設(shè)計(jì)這些材料的模式，把它們制成太陽(yáng)能超強(qiáng)吸收劑。

與阿特沃特合作的科瑞•艾登（Koray Aydin），現(xiàn)在是美國(guó)西北大學(xué)（Northwestern University）電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授，他們開發(fā)這種超級(jí)吸收劑設(shè)計(jì)，充分利用了一種現(xiàn)象，稱為光學(xué)諧振（optical resonance）。正如無(wú)線電天線會(huì)諧振并吸收特定的無(wú)線電波，納米光學(xué)天線可以諧振和吸收可見光和紅外光。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度決定了什么波長(zhǎng)的光會(huì)使它產(chǎn)生諧振。所以，阿特沃特和艾登設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)很有效，具許多不同的長(zhǎng)度：楔形狀，具有尖尖的末端和寬寬的基座。這種薄薄的納米楔形，可強(qiáng)烈吸光，末端吸收藍(lán)光，基座吸收紅光。

阿特沃特和艾登展示了這種寬波段效應(yīng)的260納米厚的薄膜，這種薄膜的制備采用一層銀，摻雜一層薄薄的二氧化硅，最后再用另一層薄薄的銀，末端刻有40納米的楔形陣列。阿特沃特說(shuō)，他們選擇這些材料，因?yàn)樗鼈儎e具有挑戰(zhàn)性：在未制成模式的狀態(tài)，它們都具有高反射率，但制出圖案的薄膜可平均吸收70％的光線，遍布整個(gè)可見光譜。這項(xiàng)工作已被介紹，就在網(wǎng)絡(luò)版《自然•通信》（Nature Communications）雜志上。

凱利•卡其珀?duì)枺↘ylie Catchpole）是堪培拉（Canberra）澳大利亞國(guó)立大學(xué)（Australian National University）的研究員，她說(shuō)，這種設(shè)計(jì)是有前途的，因?yàn)樗梢宰饔糜趯挷ǘ喂庾V。這些效應(yīng)，卡其珀?duì)栒f(shuō)，“通常對(duì)波長(zhǎng)都非常敏感。”不過(guò)，她指出，這種設(shè)計(jì)必須用于其他材料，以改善太陽(yáng)能電池。

艾登和阿特沃特現(xiàn)在正在做這件事。這些研究人員已經(jīng)制成220納米厚的硅薄膜，吸光量相當(dāng)于25倍厚的未成形薄膜。

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