太阳能电池板：纳米技术赋予绿色能源绿色

太阳能电池板具有提供可负担得起的可再生能源的巨大潜力，但许多人将传统的黑色和蓝色面板视为眼睛。如果建筑师，房主和城市规划者能够安装融入景观的绿色面板，屋顶上的红色面板和伪装成墙壁的白色面板，他们可能对技术更加开放。

本周发表在AIP出版社的应用物理快报上的一项新研究使我们向未来的彩色高效太阳能电池板迈进了一步。研究人员开发了一种用硅纳米图案压印现有太阳能电池板的方法，该电路将绿光散射回观察者。从大多数角度看，面板具有绿色外观，但由于吸收的绿光损失，仅显示出大约10%的功率降低。

“有人说'你为什么要让太阳能电池的效率降低?' 但我们可以在不损失太多效率的情况下制造美丽的太阳能电池，“AMOLF的研究员，该论文的第一作者Verena Neder说。“改变面板颜色的新方法不仅易于应用，而且作为建筑设计元素也具有吸引力，并且有可能扩大其使用范围。”

大多数关于太阳能电池的研究都集中在提高效率和降低成本上。目前，销售给消费者的太阳能电池板可以理想地将太阳光的22%转化为可用能量。彩色太阳能电池板已经上市，但染料和反射涂层使它们的颜色大大降低了效率。

Neder及其同事通过软压印光刻技术创建了高效的绿色太阳能电池板，其工作方式有点像光学橡皮图章，将密集的硅纳米圆柱体印在电池表面上。每个纳米圆柱体的宽度约为100纳米，并呈现出散射特定波长的光的电磁共振。纳米柱的几何形状决定了它散射的波长，并且可以微调以改变太阳能电池的颜色。印记将太阳能电池板的效率降低了约2%。

“原则上，这种技术很容易扩展到制造技术，”AMOLF的科学组组长兼该论文的资深作者Albert Polman说。“你可以使用太阳能电池板大小的橡皮图章，一步到位，可以打印出整个面板，这些微小的，精确定义的纳米粒子。”

与现有的彩色太阳能电池板不同，纳米图案从不同角度提供一致的外观。“我们制作的结构对观察角度不是很敏感，所以即使你从广角看它，它仍然显得绿色，”尼德说。

纳米图案也可用于制造串联太阳能电池，其堆叠若干层，每层设计用于吸收光谱的某些部分，以实现大于30%的效率。

接下来，研究人员正在设计印记，以创建红色和蓝色太阳能电池。一旦他们掌握了这三种颜色(光的原色)，他们就可以创造任何颜色，甚至可能是白色。“你必须将不同的纳米颗粒结合起来，如果它们彼此非常接近，它们就能相互作用并影响颜色，”波尔曼说。“走向白色是一个非常重要的步骤。”