太陽(yáng)能電池“雪崩效應(yīng)”

    荷蘭科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究，為納米半導(dǎo)體晶體中的電子“雪崩效應(yīng)”（avalanche effect）找到了確鑿的證據(jù)。該結(jié)果有望為開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的太陽(yáng)能電池鋪平道路。相關(guān)論文發(fā)表在《納米快報(bào)》（Nano Letters）上。

                        圖片說(shuō)明：雪崩效應(yīng)圖示。

　　太陽(yáng)能電池承載著未來(lái)大規(guī)模電力生產(chǎn)的希望。然而，目前的太陽(yáng)能電池受到多方面限制，比如相對(duì)較低的產(chǎn)電效率（一般為15%左右）和較高的制造成本。一種可能的改進(jìn)就是，利用半導(dǎo)體納米晶體（semiconducting nanocrystals）來(lái)制造新型太陽(yáng)能電池。在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中，一個(gè)光子只能精確釋放出一個(gè)電子，這些自由電子保證了電池的正常產(chǎn)電工作。釋放的電子越多，太陽(yáng)能電池的效率就越高。

　　然而，在一些半導(dǎo)體納米晶體材料中，一個(gè)光子可以釋放出兩到三個(gè)電子，這也就是所謂的“雪崩效應(yīng)”。在這種情況下，太陽(yáng)能電池理論上的最大效率可以達(dá)到44%。此外，它們的造價(jià)也會(huì)更便宜。

　　實(shí)際上，在2004年，美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員就首次測(cè)量了雪崩效應(yīng)。不過(guò)從那時(shí)開(kāi)始，科學(xué)界就對(duì)雪崩效應(yīng)是否存在、以及這些測(cè)量的價(jià)值提出了懷疑。

　　領(lǐng)導(dǎo)最新研究的是荷蘭代夫特理工大學(xué)（Technische Universiteit Delft）和物質(zhì)基礎(chǔ)研究基金會(huì)（FROM）的Laurens Siebbeles教授。他和同事證實(shí)，硒化鉛（PbSe）納米晶體中確實(shí)會(huì)發(fā)生雪崩效應(yīng)。不過(guò)，這種效應(yīng)并沒(méi)有之前猜想的那么大。由于研究人員利用超快激光方法進(jìn)行了更加認(rèn)真細(xì)致的測(cè)定，因此新的研究結(jié)果或許更為可信。

　　Siebbeles相信，這項(xiàng)研究會(huì)為進(jìn)一步揭示雪崩效應(yīng)的奧秘鋪平道路。