纳米三明治技术纤细倒塌太阳能电池，提高了效率

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员已经找到了一种在不牺牲电池吸收太阳能的能力的情况下创造更苗条的薄膜太阳能电池。使细胞更薄应显着降低该技术的制造成本。

“We were able to create solar cells using a ‘nanoscale sandwich’ design with an ultra-thin ‘active’ layer,” says Dr. Linyou Cao, an assistant professor of materials science and engineering at NC State and co-author of a paper describing the research. “For example, we created a solar cell with an active layer of amorphous silicon that is only 70 nanometers (nm) thick. This is a significant improvement, because typical thin-film solar cells currently on the market that also use amorphous silicon have active layers between 300 and 500 nm thick.” The “active” layer in thin-film solar cells is the layer of material that actually absorbs solar energy for conversion into electricity or chemical fuel.

“我们开发的技术非常重要，因为它通常可以应用于许多其他太阳能电池材料，例如碲化镉，铜铟硒化族和有机材料，”Cao增加。

新技术在很大程度上依赖于传统的制造过程，但导致成品非常不同。第一步是使用标准光刻技术在基板上创建图案。该图案概述了由透明，介电材料制成的结构，该结构在200至300nm之间测量。然后，研究人员用极薄的活性材料层涂覆基材和纳米结构，例如无定形硅。然后将该活性层涂覆有另一种介电材料层。

在有源层下面的介电纳米结构产生薄膜，升高表面均匀地间隔薄膜crenellations.在中世纪城堡的顶部。

“该技术的一个关键方面是”纳米级三明治“的设计，其中具有两个介电层中间的活性材料。纳米结构充当非常有效的光学天线，“Cao说，”将太阳能聚焦到活性材料中。这种聚焦意味着我们可以在不牺牲性能的情况下使用更薄的活动层。在传统的薄膜设计中，使用更薄的有源层会损害太阳能电池的效率。“

本文，“用于强大的太阳能吸收增强的介电芯壳光线天线，“在线发布纳米字母。本文的铅作者是百林宇，博士。在NC状态的学生。共同作者包括DRS。伯克利加州大学的Vivian Ferry和Paul Alivisatos。部分由美国能源部得到支持。

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编辑注：研究摘要跟随。

“用于强大的太阳能吸收增强的介电芯 - 壳光天线”

作者：北卡罗来纳州立大学叶宇和临情曹;Vivian E. Ferry和A. Paul Alivisatos，U.C.伯克利

发表： 在线的，纳米字母

抽象的：我们展示了一种新的介质芯 - 壳光学天线的光捕集技术，强大地增强了太阳能吸收。这种方法可以允许太阳能电池中的活性材料的厚度几乎在不划足太阳能吸收能力的情况下降低了几乎一阶的数量级。例如，它可以使70nm厚的A-Si：H薄膜吸收90％的入射太阳辐射在带隙上方，否则将在典型的弧形薄膜中需要400nm的厚度。这种强大的增强来自图案化的核 - 壳纳米结构中的受控光天线效应，其包括吸收半导体和非吸收介电材料。该核心壳光天线从半导体部分中的泄漏模式共振（LMRS）贡献的增强功能的乘法以及介电部分中的抗反射效应的倍增。我们研究了这种增强倍增的基本机制，并证明了半导体和芯壳结构中的介电部件的尺寸比是优化增强的钥匙。通过实现强大的太阳能吸收增强，这种方法可以获得太阳能转换装置的成本降低和效率改善，包括太阳能电池和太阳能到燃料系统。它通常可以适用于各种无机和有机活性材料。该介电芯 - 壳天线还可以在其他光子器件中找到应用，例如光电探测器，传感器和固态照明。