市面上的硅晶太陽能板無法轉(zhuǎn)換所有的光線，沒辦法吸收波長較長的紅外光，因此最高轉(zhuǎn)換效率止步30% ，對此瑞典的皇家理工學院（KTH）帶來全新的電池設計，透過在太陽能電池上方裝設一層薄薄的神奇薄膜，轉(zhuǎn)換效率有望提高25%。

陽光是由不同波長的光線構(gòu)成，從波長較短的紫外線、可見光到波長較長的紅外線，波長越短則能量越大，波長越長則能量越小，但太陽能板無法吸收所有能量，當光能小于材料能隙時，就無法將電子推送到導帶，也不能產(chǎn)生電力。

目前太陽能板只能吸收近紅外光、可見光及紫外光，波長較長的紅外光則完全無法吸收，也就是說，無法善加利用近44% 的光線，大于能隙的光線只會轉(zhuǎn)換成熱，不僅浪費又會影響轉(zhuǎn)換效率。

因此許多科學家都在尋求解決方案，而此次KTH 科學家想要以最簡單的方法達成最大效益，他們用參雜鑭系元素等金屬離子的染料與微透鏡，制造出全新的奈米薄膜，可以將紅外光轉(zhuǎn)換成電力。

這種方法也被稱為上轉(zhuǎn)換奈米粒子（upconverting nanoparticles，UCNP），用金屬有機分子或是半導體奈米材料吸收較長波長的兩個或多個光子，再激發(fā)出較短波長的光，就好比將紅外光轉(zhuǎn)化為可見光。

先前美國勞倫斯柏克利國家實驗室也有推出類似的方法，利用有機染料涂層吸收紅外光，并透過材料重放射性能將光轉(zhuǎn)換成可見光，佛羅里達州立大學也有研究含鉛鹵素鈣鈦礦，并在鈣鈦礦中添加碳氫化合物紅螢烯（rubrene），最后成功轉(zhuǎn)換紅外光。

而KTH 團隊則把研制出的神奇薄膜裝設在太陽能電池頂部，吸收紅外光并加以調(diào)整，最后得以提高轉(zhuǎn)換效率，KTH 理論化學教授Hans ?gren 表示，微透鏡可以聚集較弱的紅外光，讓奈米粒子轉(zhuǎn)換成太陽能電池可用的可見光。

研究指出，團隊已經(jīng)把轉(zhuǎn)換效率提高10%，而這是在尚未進一步最佳化之前的數(shù)據(jù)，未來有機會提升20% 到 25%。該技術(shù)進步空間也還很大，研究團隊發(fā)現(xiàn)，照理來說UCNP 的潛力更高、可以發(fā)射出更多的紅外光，這代表目前還浪費許多能量，研究則已發(fā)表在《Nanoscale》。

來源：科技新報