您的位置：首页 >要闻 >

新的纳米光探测器可以永远改变太阳能电池板

时间：2022-01-15 12:16:34 来源：

在当今功能日益强大的电子产品中，由于制造商寻求在不增加体积的情况下提高性能，因此必须使用微小的材料。较小的光电传感器（如相机传感器或太阳能电池）也可以收集光并将其转换为电能。

此图显示了纳米级光电探测器的不同层，包括金或铝（黄色）和氧化铝（紫色）之间的锗（红色）层。底层是银基板。（信用：U.布法罗）

（点击放大）

例如，考虑减少一系列太阳能电池板的尺寸和重量，在光线不足的情况下产生更高质量的照片，甚至更快地传输数据。

但是，阻碍了两个主要挑战：首先，缩小常规使用的“非晶”薄膜材料的尺寸也会降低其质量。其次，当超薄材料变得太薄时，它们几乎是透明的，实际上失去了一些收集或吸收光的能力。

新的纳米级光检测器是一种在纳米腔衬底上的单晶锗纳米膜光电检测器，可以克服这两个障碍。

布法罗斯工程与应用科学学院大学电气工程学副教授乔巧强说：“我们创造了一种非常小巧且功能强大的设备，它将光能转换为能量。”论文的第一作者之一。“潜在的应用令人兴奋，因为它可以用于生产从更高效的太阳能电池板到更强大的光纤的所有产品。”

“基本的想法是，您想使用一种非常薄的材料来实现与您需要使用一种非常厚的材料的设备相同的功能，”美国大学电气与计算机工程学教授马振强（Jack）马说。威斯康星州麦迪逊分校，也是第一作者。

纳米腔由一系列有序的相互连接的微小分子组成，这些分子本质上反射或循环光。

新设备是Gans工作的进步，开发了纳米腔，纳米腔增加了像锗这样的半导体材料可以吸收的光量。它由夹在超薄单晶锗顶层和反射银底层之间的纳米腔组成。

“由于纳米腔的存在，光子被回收利用，因此光吸收大大增加，即使是在非常薄的材料层中也是如此”，Ma说。

但是，大多数锗薄膜都是从非晶态的锗开始的，这意味着材料的原子排列缺少晶体的规则重复序列。这也意味着其质量不足以用于越来越小的光电应用。

Ma是半导体纳米膜器件的专家，使用了革命性的膜转移技术，使他能够轻松地将单晶半导体材料集成到衬底上。

结果是一个非常薄但非常有效的吸光光电探测器，这是光电子未来的基础。

“该技术使您能够研究各种各样的光电器件，这些光电器件甚至可以用于更小的占位面积，更小的尺寸，”对该项目进行了计算分析的于宗福说。

尽管研究人员展示了使用锗半导体的先进技术，但他们也可以将其方法应用于其他半导体。“重要的是，通过调节纳米腔，我们可以控制我们实际吸收的波长，” Gan说。“这将为开发许多不同的光电器件开辟道路。”

研究人员正在通过威斯康星校友研究基金会共同申请该技术的专利。

一篇描述该研究的论文发表在《科学进展》杂志上。该论文的其他共同作者来自布法罗大学，威斯康星大学麦迪逊分校和耶鲁大学。国家科学基金会部分支持这项研究。通过未来


郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。
相关阅读
猜你喜欢
Copyright © 2005-2021 环球能源网 All Rights Reserved 版权所有