美科學家成功轉換紅外光 提高太陽能吸收效率

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2018-05-04

 

歐美國家近年來綠能當道,許多國家卯足全力發展再生能源,其中太陽能是頗為成熟的可再生能源之一,而近日太陽能的發展又有重大突破,科學家利用奈米粒子,轉換並吸收紅外光,大幅提升太陽能板光吸收效率。

 

美科學家成功轉換紅外光 提高太陽能吸收效率

(太陽能新里程!美國科學家利用奈米粒子,轉換並吸收紅外光,大幅提升太陽能板光吸收效率。圖/網路)

 

目前的太陽能技術大多以捕捉可見光為主,紅外光時常被忽略進而浪費。然而,美國勞倫斯伯克利國家實驗室近日在期刊《Nature Photonics》發表的研究中,成功利用有機染料(organic dyes)塗層吸收紅外光,並透過材料重放射(reemit)性能將光轉換成可見光譜。伯克利研究所科學家Bruce Cohen提到,該有機染料可以捕捉大量紅外光,再藉由新型染料敏化奈米技術將紅外光有效轉換成可見光,能大幅提高太陽能光吸收效率。

 

該團隊花了十幾年鑽研變頻奈米粒子(UCNPs),並在2012年的研究指出UCNPs上的染料能增強光轉換,但其轉換機制一直是個謎團,且染料在陽光下幾乎會立刻衰退,因此無人知曉染料如何與奈米粒子相互作用。如今團隊成功發現,UCNPs是運用奈米粒子中的鑭系金屬不尋常特性,將紅外光轉換成可見光。另外,染料對粒子中鑭系金屬的接近性,可更有效的把能量移到金屬上,將許多紅外光子轉換成可見光單一光子,且當奈米粒子中的鑭系金屬濃度從22%增加到52%時,可進一步增強光轉換。

 

雖然該研究材料仍然不穩定,但科學家們皆看好染料奈米粒子未來應用,分子鑄造科學家James Schuck表示,該有機染料奈米粒子可用於太陽能電池表面,讓電池捕獲更多光線。同時也可用於生物影像(biological imaging)技術,藉由將奈米粒子置入細胞,可在光學顯微學中可標記細胞組成。

 

美科學家成功轉換紅外光 提高太陽能吸收效率 | 文章內置圖片

(雖然研究材料不穩定,但研究團隊皆看好染料奈米粒子未來應用,未來將有機會運用於太陽能電池表面,讓電池捕獲更多光線。圖/網路)

 

【101傳媒/整理報導】

 

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