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【資料圖】

太陽光含有大量能量。但目前用于采收太陽能的技術并未達到應有的程度。如今,在《ACS應用材料與界面》一書中,研究人員報告稱,名為超球的金納米球體幾乎可以吸收陽光中的所有波長,包括一些傳統光伏材料所忽略的波長。將一層超音速應用于市售的電能轉換器上,表明該技術與傳統材料相比,太陽能吸收量幾乎翻了一番。

為什么金超球是不同的

科學家們正在探索吸收太陽光譜光的材料,以改進太陽能的采集。黃金和銀納米顆粒(NPs)已被推薦作為解決方案,因為它們易于制造且經濟高效,但目前NP的光吸收僅限于可見光波長,僅占全部太陽光譜的一小部分。

為了捕捉包括近紅外光在內的其他波長,李義俊、李清和雄甿建議使用自組裝金球。這些結構由金核對細胞組成,這些物質會相互融合并形成微小的球體。對超球的直徑進行了調整,以最大限度地吸收陽光中存在的波長。

從模擬到真實電影

研究人員首先利用計算機模擬來優化單個超球的設計,并預測超球薄膜的性能。模擬結果顯示,超球應吸收超過90%的波長來自陽光。

接下來,他們通過干燥一種含有市售熱電發生器(TEG)表面結構的液體溶液,從而制造出一片超球的金色薄膜,該裝置能夠將光能轉化為電能。影片是在房間環境條件下制作的,無需潔凈的房間或極端溫度。

提高測試中的太陽吸收能力

在使用LED太陽能模擬器進行演示時,超球涂層TEG的平均吸收量約為89%,幾乎是使用由單金NPs制成的傳統薄膜(45%)的TEG的兩倍。

我們的等離子體超球為采集全太陽光譜提供了一條簡單的途徑,李秀宇說道。最終,這種涂層技術可以顯著降低在實際能源應用中高效利用太陽能熱能和光熱系統的阻隔。