來自美國和荷蘭的研究人員發現一種全新的發電方法,只需將光線照射到金屬納米顆粒上就可實現。這一發現將推動新型光伏器件的發展,使其不依賴于半導體材料或有機染料,而只由金屬制作而成。 該課題組由加州技術研究所Harry Atwater領導。他們研究了等離子體的性質,通過使

來自美國和荷蘭的研究人員發現一種全新的發電方法,只需將光線照射到金屬納米顆粒上就可實現。這一發現將推動新型光伏器件的發展,使其不依賴于半導體材料或有機染料,而只由金屬制作而成。
該課題組由加州技術研究所Harry Atwater領導。他們研究了等離子體的性質,通過使某些金屬納米顆粒表面的電子云發生振蕩,使光轉化為電力。例如,納米金顆粒在某一特定共振頻率下振蕩時,將產生等離子體。如果電子進出等離子體,它的共振頻率將出現偏移。
如果納米顆粒被壓制在半導體上,半導體和等離子體間就會有電子的隨機移動。Atwater和他的課題組認為如果用頻率接近但不完全一致的光線照射等離子體,而后等離子體被照射到納米顆粒上,等離子體將自動調整其共振頻率與這束光線一致。等離子體具有這樣的性質是因為它從傳導表面隨機性地獲得或失去電子。它想要匹配這束光頻率的原因是熱力學勢能的存在:即通過吸收加熱它的光線,使熵值增大,自由能減少。
因此,根據等離子體的頻率是否發生紅移或藍移,被照射的等離子體將一直釋放隨機移動的電子,從而使等離子體的共振與照射光同步。且只要光線保持照射,它就會一直保持這種狀態。這就使納米顆粒和表面產生了電壓差。
該小組在兩種納米結構上驗證了他們的想法,直徑60nm的球形納米金顆粒和等離子體孔洞陣列。
Atwater說,在持續穩定的照射下,我們得到了一個靜電勢。之前沒有人發現它,是因為沒有人主動尋找它。我們已經證明的是它就是我們所需的電力轉換裝置。現在,我們要思考的是如何將其轉化為電流
這一發現給研究等離子體的其他專家留下了深刻印象。加州大學圣巴巴拉分校的Martin Moskovits表示他們通過這個巧妙卻不明顯的機理發明了一種光電轉換的全新方式。當前的轉換效率較低,但在可以預見的未來將得到顯著改善。
英國倫敦帝國學院的Nicholas Hylton說,他們找到了一種使光轉化為電能的新方法。 當有技術能夠將能量轉換為電流時,這項發明在新型光電裝置方面將有廣泛的應用潛力。
作者: 來源:綠色未來
責任編輯:wutongyufg