前沿科技之海膽形狀的納米結構幫助提高光伏轉化效率

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瑞士聯邦材料測試與開發研究所（簡稱：EMPA）的研究員成功使用簡單的電化學方法在聚苯乙烯微珠顆粒上生長出海膽形狀的納米結構。海膽刺狀結構由氧化 鋅納米線組成。這種結構化的表面可以被用來提高光伏產品的轉化效率。賦予材料新特性的工藝往往復雜且重復性差，但令人感到驚訝的是，科學家報告的新工藝不 僅使用了廉價的原材料，而且不需要昂貴的設備。


這些成果是位于瑞士圖恩湖的EMPA下屬的材料和納米結構實驗室（Mechanics of Materials and Nanostructures Laboratory）的科學家Jamil Elias和Laetitia Philippe取得的。他們使用聚苯乙烯小球實現似腳手架的功能，在多種襯底材料上生長出半導體氧化鋅三維納米結構。這兩位科學家相信這種有序結構化表面可以被廣泛用于電子和光電子器件，比如太陽能電池，短波激光器，LED和場致發射顯示器（field emission display） 科學界對此反映迅速，相關論文于2010年1月份發表在Advanced Materials在線版，當月就成為最熱門下載的文章，4月被選為封面內頁。該納米結構制作過程背后的原理其實很簡單。直徑幾微米的聚苯乙烯微球被放置在導電表面，微球會自發組成規則圖樣。聚苯乙烯價格便宜而且使用廣泛（例如包裝材料和泡沫塑料）。



, b5 R. w( ]; q; d! J( K這些聚苯乙烯微珠作為沉積納米線的模板。Jamil Elias已經成功使用自己開發的電化學方法，通過改變聚苯乙烯小球的導電和電解性質來沉積氧化鋅。經過一段時間后，納米線就會在小球表面生長。在生長過程結束后，移除其中的聚苯乙烯，只留下空心的帶刺球狀結構，像海膽一樣，使得結構的表面積大大增加。 這種納米結構的表面注定會被用于光伏應用，研究員預計它會有卓越的散射特性。這意味著表面可以吸收更多陽光，將光輻射更高效得轉化為電能。在一項瑞士聯邦能源部（Swiss Federal Office of Energy ）資助的項目中，Laetitia Philippe和她的研究團隊正在開發基于這種納米結構的太陽能電池超薄吸收層（EATs）