太阳光含有大量能量。但目前用于采收太阳能的技术并未达到应有的程度。如今,在《ACS应用材料与界面》一书中,研究人员报告称,名为超球的金纳米球体几乎可以吸收阳光中的所有波长,包括一些传统光伏材料所忽略的波长。将一层超音速应用于市售的电能转换器上,表明该技术与传统材料相比,太阳能吸收量几乎翻了一番。

为什么金超球是不同的

科学家们正在探索吸收太阳光谱光的材料,以改进太阳能的采集。黄金和银纳米颗粒(NPs)已被推荐作为解决方案,因为它们易于制造且经济高效,但目前NP的光吸收仅限于可见光波长,仅占全部太阳光谱的一小部分。

为了捕捉包括近红外光在内的其他波长,李义俊、李清和雄甿建议使用自组装金球。这些结构由金核对细胞组成,这些物质会相互融合并形成微小的球体。对超球的直径进行了调整,以最大限度地吸收阳光中存在的波长。

从模拟到真实电影

研究人员首先利用计算机模拟来优化单个超球的设计,并预测超球薄膜的性能。模拟结果显示,超球应吸收超过90%的波长来自阳光。

接下来,他们通过干燥一种含有市售热电发生器(TEG)表面结构的液体溶液,从而制造出一片超球的金色薄膜,该装置能够将光能转化为电能。影片是在房间环境条件下制作的,无需洁净的房间或极端温度。

提高测试中的太阳吸收能力

在使用LED太阳能模拟器进行演示时,超球涂层TEG的平均吸收量约为89%,几乎是使用由单金NPs制成的传统薄膜(45%)的TEG的两倍。

我们的等离子体超球为采集全太阳光谱提供了一条简单的途径,李秀宇说道。最终,这种涂层技术可以显著降低在实际能源应用中高效利用太阳能热能和光热系统的阻隔。