目前市面上的太陽能大多都無法吸收波長較長的紅外光，轉(zhuǎn)換效率仍有許多進(jìn)步空間，對此，美國科學(xué)家已尋覓出全新鈣鈦礦材料，未來的太陽能電池或許能好好把握占 47% 光譜的紅外光，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率。

陽光是由許多不同波長的電磁波構(gòu)成，紫外光占 8%，可見光與紅外光分別占 48% 跟 44%，其中光的能量取決于波長長度，波長越長其所含有的能量就越小，短波所含有的能量較高。

然而目前的太陽能板無法善加利用所有的光，當(dāng)陽光照射到硅晶太陽能板時，只能將等同于近紅外光的較低能量轉(zhuǎn)換成電，其余轉(zhuǎn)為熱，硅晶太陽能只能吸收近紅外光、可見光及紫外光，波長較長的紅外光則完全無法吸收。

對此，佛羅里達(dá)州立大學(xué)為了進(jìn)一步提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，著手研究光子上轉(zhuǎn)換（Photon upconversion）技術(shù)。

所謂的光子上轉(zhuǎn)換，是吸收較長波長的兩個或多個光子，激發(fā)出較短波長的光的過程，就好比將紅外光轉(zhuǎn)化為可見光，通常這類研究多是采用金屬有機(jī)分子或是半導(dǎo)體奈米材料，象是先前美國勞倫斯柏克利國家實驗室就利用有機(jī)染料涂層吸收紅外光，并透過材料重放射（reemit）性能將光轉(zhuǎn)換成可見光。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)生物化學(xué)家 Lea Nienhaus 表示，團(tuán)隊希望可以將紅外光轉(zhuǎn)換為太陽能板可吸收的光。不過有別于過去的研究，他們這次選擇了含鉛鹵素鈣鈦礦，并在鈣鈦礦中添加碳?xì)浠衔锛t螢烯（rubrene），用來實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

為了提高轉(zhuǎn)換效率并找出最適合的鈣鈦礦薄膜，團(tuán)隊也分別測試 20、30、100、380 奈米不同厚度的薄膜，他們最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)厚度超過 30 納米時，可進(jìn)一步提高上轉(zhuǎn)換性能。

不過與此同時，團(tuán)隊也發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦薄膜會重新吸收上轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的可見光，研究員 Sarah Wieghold 也指出，團(tuán)隊還需要進(jìn)一步最佳化吸收紅外光的比例。

來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究院

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