全太陽能技術 奈米晶體突破改變紅外光轉換

編譯/高晟鈞

陽光是取之不盡、用之不竭的能源,利用太陽能發電是再生能源的基石之一。落在地球上的陽光中,超過40%屬於紅外線、可見光和紫外線光譜;然而,目前的太陽能技術主要利用可見光和紫外線。利用全光譜太陽輻射的技術(稱為全太陽能利用)仍處於起步階段。

陽光是取之不盡、用之不竭的能源,利用太陽能發電是再生能源的基石之一。(示意圖/123RF)

參雜銅的鎢酸奈米晶體

近期,來自北海道大學工程學院的教授Melbert Jeem和Seiichi Watanabe所領導的研究團隊,成功合成了摻雜銅的鎢酸基材料,可以有效地利用全光譜的太陽輻射,並將其轉化為太陽能。

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科學家使用先進的光製造技術,利用微晶體的水下光合成工藝,來合成摻雜不同銅濃度的鎢酸奈米晶體。最終銅離子的摻雜,會導致氧化鎢的晶體結構扭曲,進而使其具備吸收不同頻率可見光的能力。

實驗結果

研究團隊隊這些奈米晶體的結構和光吸收性能進行了分析,並測量了他們的光熱、光輔助水蒸發、光電化學特性。

實驗結果發現,摻雜銅的氧化鎢奈米晶體可以吸收從紫外線、可見光再到紅外線,含括了整個光譜的太陽光。當銅摻雜率為1%時,紅外線的吸收量、水蒸發效率最高(每小時每平方公尺1公斤)。而當銅摻雜率為1%和5%時,其會表現出最高的光熱特性。

「我們的發現可謂是革命性的,這意味著全太陽能奈米晶體的時代來臨。我們已經證明,銅摻雜能賦予鎢酸奈米晶體多種特性,並將其有效地轉化為太陽能。這將為光電領域的進一步研究與設備開發提供一個全新的框架。」Watanabe博士說道。

資料來源:ScitechDaily

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