科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種光電電極， 它可以在金層之間30納米薄的半導(dǎo)體層中獲得85%的可見光，比以前的方法更有效，光能轉(zhuǎn)換是之前的11倍。

在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的過程中，利用太陽的可見光能量非常有前景，這就要求人們開發(fā)革命性的太陽能電池或人工光合系統(tǒng)，同時(shí)還要求使用盡可能少的材料。

由北海道大學(xué)電子科學(xué)研究所Hiroaki Misawa教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，一直致力于開發(fā)一種光電極，這種光電極通過使用負(fù)載在半導(dǎo)體上的金納米顆粒，可以在寬光譜范圍內(nèi)捕獲可見光。但是僅僅涂上一層金納米顆粒并不能導(dǎo)致足夠的光吸收，因?yàn)樗鼈兾盏墓庾V范圍很窄。

在《自然納米技術(shù)》“Nature Nanotechnology”雜志上發(fā)表的研究中，研究小組將半導(dǎo)體，30納米二氧化鈦薄膜，夾在100納米金膜和金納米顆粒之間，用來增強(qiáng)光吸收。當(dāng)系統(tǒng)受到來自金納米顆粒側(cè)的光照射時(shí)，金膜會(huì)作為鏡子工作，將光捕獲在兩個(gè)金層之間的空腔中，并幫助納米顆粒吸收更多的光。

令他們驚訝的是， 超過85%的可見光都被光電極收集，這比以前的方法更加高效。眾所周知，金納米顆粒表現(xiàn)出一種現(xiàn)象，稱為局域等離子體共振，它吸收一定波長(zhǎng)的光。我們的光電極成功地創(chuàng)造了一種新的條件，其中等離子體和捕獲在氧化鈦層中的可見光強(qiáng)烈相互作用，允許寬范圍波長(zhǎng)的光被金納米顆粒吸收，”Hiroaki Misawa說。

當(dāng)金納米顆粒吸收光時(shí)，額外的能量觸發(fā)金中的電子激發(fā)，從而將電子轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體。Misawa解釋說， 光能轉(zhuǎn)換效率比沒有光捕獲功能的光轉(zhuǎn)換效率高出11倍。提高的效率還導(dǎo)致水分裂增強(qiáng)：電子將氫離子還原成氫，而剩余的電子空穴將水氧化生成氧這也是一種產(chǎn)生清潔能源的潛在方法。

研究人員總結(jié)道：“使用極少量的材料，這種光電極就能夠有效地將陽光轉(zhuǎn)化為可再生能源，進(jìn)一步有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)社會(huì)。”

文章來自sciencedaily網(wǎng)站，原文題目為Solar power: Golden sandwich could make the world more sustainable，由材料科技在線匯總整理。