太阳为地球提供的能量远超人类所需，但当前太阳能采集技术的效率仍有提升空间。为此，韩国大学的科研团队正致力于通过创新技术，提升人类利用太阳能的能力。该团队宣布发现了一种能够吸收太阳光谱中几乎所有波段的新型材料。这种名为“超球体”的金纳米球，其关键优势在于能够吸收传统光伏材料所无法捕获的某些特定波长。

致力于捕获全光谱太阳能

在实验中，研究人员将一层“超球体”材料涂覆于一种市售的电能转换器上。通过模拟太阳光测试，他们证实，与传统材料相比，这种新材料对太阳能的吸收率提升了近一倍。

金、银纳米粒子因制备相对简便、成本较低而颇具潜力，但现有的纳米粒子通常只能吸收可见光波段，仅覆盖了全太阳光谱的一部分。为了拓宽纳米粒子的吸收范围，由Jaewon Lee、Seungwoo Lee和Kyung Hun Rho组成的研究小组提出了使用自组装金“超球体”的方案。他们通过调整这些由金纳米粒子团聚而成的微小球体的直径，以最大化其对太阳光中各种波长的吸收。

团队成员Seungwoo Lee在一份新闻声明中解释道：“我们的等离子体超球体为捕获全太阳光谱提供了一条简单的路径。最终，这项涂层技术有望显著降低高效太阳能热与光热系统在实际能源应用中的门槛。”

“超球体”的性能验证

为了评估“超球体”的效率，团队首先借助计算机模拟来优化其设计并预测性能。初步模拟结果显示，“超球体”对太阳光波长的吸收率应超过90%。

为验证这一结果，他们进行了实际测试。科学家们将含有“超球体”结构的液体溶液，干燥在一种市售热电发电机(一种将光转换为电的装置)的表面，从而形成涂层。值得注意的是，这一金“超球体”薄膜是在常温环境下制备的，无需洁净室或产生极端温度的特殊设备。

随后，团队使用LED太阳光模拟器对涂覆有“超球体”的热电发电机进行测试。演示结果表明，其平均太阳能吸收率约为89%。据研究人员称，这一数值几乎是使用传统单一金纳米粒子薄膜(吸收率约45%)的两倍。该项研究已发表在学术期刊《ACS应用材料与界面》上。

出版详情：作者：Chris Young，标题：《金纳米粒子通过捕获全太阳光谱来提高太阳能电池的效率》，发表于：《ACS应用材料与界面》。