測(cè)試顯示超球體涂層的太陽(yáng)能吸收率較傳統(tǒng)金納米顆粒薄膜提升近兩倍。

盡管太陽(yáng)產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)超地球所需，但現(xiàn)有的太陽(yáng)能采集技術(shù)仍存在局限，未能充分捕獲可利用的日光。如今，一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正致力于通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)提升人類采集太陽(yáng)能的能力。

來(lái)自韓國(guó)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)宣稱，他們發(fā)現(xiàn)了一種能吸收太陽(yáng)光譜中幾乎所有波長(zhǎng)的新材料。關(guān)鍵在于，他們研發(fā)的金納米球體（命名為"超球體"）能夠吸收傳統(tǒng)光伏材料無(wú)法捕獲的某些波長(zhǎng)。

全光譜太陽(yáng)能的采集

實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家在現(xiàn)成的商用電力轉(zhuǎn)換器表面涂覆了一層超球體材料。通過(guò)模擬太陽(yáng)光照，他們證明該材料的太陽(yáng)能吸收率較傳統(tǒng)材料提升近兩倍。

該團(tuán)隊(duì)是眾多研究全光譜吸光材料的團(tuán)隊(duì)之一。材料吸收的光譜范圍越寬，其太陽(yáng)能采集能力就越強(qiáng)。金、銀納米顆粒因制備簡(jiǎn)便且成本較低而具有巨大潛力，但現(xiàn)有納米顆粒僅能吸收可見光波長(zhǎng)，這意味著它們只能覆蓋全太陽(yáng)光譜的一小部分。

為拓寬納米顆粒的吸收波長(zhǎng)范圍，研究團(tuán)隊(duì)提出采用自組裝金超球體——即聚集形成微型球體的金納米顆粒。科學(xué)家李在元、李承佑和柳慶勛通過(guò)調(diào)整超球體直徑，最大化了對(duì)太陽(yáng)光波長(zhǎng)的吸收。

李承佑在新聞聲明中解釋："我們的等離子體超球體為實(shí)現(xiàn)全光譜太陽(yáng)能采集提供了簡(jiǎn)潔途徑。這項(xiàng)涂層技術(shù)最終將大幅降低高效太陽(yáng)能-熱能與光熱系統(tǒng)在實(shí)際能源應(yīng)用中的門檻。"

超球體性能驗(yàn)證

為測(cè)定超球體效率，團(tuán)隊(duì)采用計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化單球體設(shè)計(jì)并預(yù)測(cè)整體性能。初步結(jié)果顯示超球體對(duì)太陽(yáng)光波長(zhǎng)的吸收率應(yīng)超過(guò)90%。

為驗(yàn)證該結(jié)果，他們進(jìn)行了實(shí)體測(cè)試：將含超球體結(jié)構(gòu)的溶液干燥后，在商用熱電發(fā)電機(jī)表面形成涂層。值得注意的是，該金超球體薄膜可在常溫常壓下制備，無(wú)需潔凈室或極端溫度設(shè)備。

團(tuán)隊(duì)使用LED太陽(yáng)模擬器測(cè)試涂層后的熱電發(fā)電機(jī)，測(cè)得平均太陽(yáng)能吸收率約達(dá)89%。據(jù)科學(xué)家介紹，這比使用傳統(tǒng)單顆粒金納米薄膜的熱電發(fā)電機(jī)（吸收率45%）提升了近兩倍。

該研究成果已發(fā)表于《ACS應(yīng)用材料與界面》期刊。

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