太阳能电池的福音：砷化镓纳米线

导读： 人类一直在思考怎样才能更好地低成本利用太阳能这个问题。为了寻找答案，LSMC实验室的AnnaFontcuberta和她的研究小组正在寻找一种全新的方法制造太阳能电池。AnnaFontcuberta的研究着重于制造半导体结构新方法的工程学方面，主要利用的是纳米技术。

人类一直在思考怎样才能更好地低成本利用太阳能这个问题。为了寻找答案，LSMC实验室的AnnaFontcuberta和她的研究小组正在寻找一种全新的方法制造太阳能电池。AnnaFontcuberta的研究着重于制造半导体结构新方法的工程学方面，主要利用的是纳米技术。

半导体技术的全方位发展，物理性能方面的挖掘，使得半导体与生活息息相关。微波炉、汽车电子、DVD播放机、计算机等等，正在影响并将改变我们的生活。

LSMC的工作主要在纳米线的几何结构方面。这些针状的晶体(纳米线)直径在20到100纳米之间，长度在几个微米的量级。研究的目的是提升这些材料本身的性能，从而加深对材料性质的了解并加以运用，开发出新的制备方法。在所有的应用之中最值得关注的就是纳米线在太阳能电池上的运用。全世界都在热捧绿色能源的大形势下，纳米线太阳能电池具有很好的社会价值以及大规模运用的前景。Fontcuberta教授说："我们研究的纳米线电池是基于砷化镓的，砷化镓是一种具有非常理想的光电转换性能的半导体材料。"

最早的砷化镓运用是1990年卫星上的太阳能电池，以及后来火星探测机器人上的供电装置。在LMSC，砷和镓原子被重新排列加工，这些原子自组织起来形成线状，这区别于自然环境下交织起来形成层状。这种新颖的三维几何结构比平面结构可以更加好的吸收太阳光，这种吸收效率和硅相似，但是耗费的材料更少。每一个垂直的纳米线都是一个独立的器件并且可以产生电流。结合小尺度的纳米线以及根本上发生变化变化的三维几何结构，与传统的太阳能电池相比极大地降低了每瓦的成本。

为了进一步地增加对光线的吸收，Fontcuberta教授及其研究组正在优化这一方案。例如：砷化镓纳米线与其它的纳米尺度的材料相结合，在横向和纵向两个方向上进行。其中一个例子是使用砷化铟量子点植于纳米线上产生类似催化的作用，从而增进光线的吸收效率。纳米线太阳能电池是第三代电池的典型代表，这不仅仅是因为它的尺寸小和多用途，更主要的原因在于可以极大地降低成本。Fontcuberta说："尽管现在研究已经取得了非常不错的成绩，大规模的商业使用纳米线电池至少还要近10年的时间，但这是LMSC努力的目标。"