太陽能電池“雪崩效應”

    荷蘭科學家的一項最新研究，為納米半導體晶體中的電子“雪崩效應”（avalanche effect）找到了確鑿的證據。該結果有望為開發經濟高效的太陽能電池鋪平道路。相關論文發表在《納米快報》（Nano Letters）上。

                        圖片說明：雪崩效應圖示。

　　太陽能電池承載著未來大規模電力生產的希望。然而，目前的太陽能電池受到多方面限制，比如相對較低的產電效率（一般為15%左右）和較高的制造成本。一種可能的改進就是，利用半導體納米晶體（semiconducting nanocrystals）來制造新型太陽能電池。在傳統太陽能電池中，一個光子只能精確釋放出一個電子，這些自由電子保證了電池的正常產電工作。釋放的電子越多，太陽能電池的效率就越高。

　　然而，在一些半導體納米晶體材料中，一個光子可以釋放出兩到三個電子，這也就是所謂的“雪崩效應”。在這種情況下，太陽能電池理論上的最大效率可以達到44%。此外，它們的造價也會更便宜。

　　實際上，在2004年，美國Los Alamos國家實驗室的研究人員就首次測量了雪崩效應。不過從那時開始，科學界就對雪崩效應是否存在、以及這些測量的價值提出了懷疑。

　　領導最新研究的是荷蘭代夫特理工大學（Technische Universiteit Delft）和物質基礎研究基金會（FROM）的Laurens Siebbeles教授。他和同事證實，硒化鉛（PbSe）納米晶體中確實會發生雪崩效應。不過，這種效應并沒有之前猜想的那么大。由于研究人員利用超快激光方法進行了更加認真細致的測定，因此新的研究結果或許更為可信。

　　Siebbeles相信，這項研究會為進一步揭示雪崩效應的奧秘鋪平道路。