美国科学家开发了一种太阳能电池，它的直径只有人类头发直径的20000倍。这种新型电池不仅可以用作微电路中的电子元件，而且是第一个能够独立完成光电转换的纳米级器件。

看起来像同轴电缆

哈佛大学的化学教授查尔斯·勒贝尔和他的同事完成了这种新型纳米太阳能电池。英国杂志《自然》18日发表了一篇研究论文，详细介绍了它的结构和工作原理。

这种新型电池是一种多层结构的纳米线，类似于有线电视网络中使用的同轴电缆。然而，它的直径只有同轴电缆的10万倍，肉眼几乎看不见。以三种不同导电率的光敏硅材料为主要材料。电池的核心是一个直径约100纳米的带状硅晶体，涂有硼涂层，分别覆盖有两层厚度为50纳米的多晶硅层，最外层的硅材料涂有磷涂层。

当纳米线被阳光照射时，带负电的电子离开硅晶体，形成正微孔，也称为空孔。电子通过硅层向外移动，电子数量相同但极性相反的空空穴移动到纳米线核心。当纳米线与电路相连时，电子和空空穴的运动产生电流，将光能转化为电能。

有三个优点

勒贝尔说，在此之前，科学家们曾试图开发纳米尺度的光电器件。然而，所使用的大多数材料是有机化合物和半导体纳米结构物质的混合物，其不仅能量转换效率低，而且在阳光下容易降解。

相比之下，新的纳米太阳能电池至少有三个优点。首先，新电池的光电转换效率很高，一般可达3%以上，最高可达5%。第二，新电池主要由硅制成，它可以承受集中照明而不会腐蚀和分解。此外，新电池的制造成本很低，这几乎与其他光电器件相同。

从环保的角度来看，作为电子元件，新型电池具有清洁、高效和可再生能源的优点。

勒贝尔在接受法新社采访时表示:“虽然单个纳米电子元件消耗的能量非常少，但具有特定用途的电路需要由许多相互连接的元件组成，因此即使是纳米结构也要消耗相当多的能量。”在这种情况下，与“沉重、昂贵和不可再生”的传统能源相比，新电池使用的能源更先进。

仍有潜力可挖掘

与国内现有20%的太阳能电池光电转换率相比，新型纳米电池仍有一定差距，但勒贝尔认为新型纳米电池有潜力提高效率。

勒贝尔和他的同事的下一个研究目标之一是找到克服新电池晶体现有缺陷的方法，并提高其能量转换效率。他说:“我们的目标是将效率提高到15%。”

此外，勒贝尔认为，新电池在为纳米电子设备提供能量方面已经达到了一定的高度。研究表明，这种新型电池可以依靠太阳光独立产生200微微瓦的电能，足以持续稳定地为微电路供电。

勒贝尔表示，这种微型电池技术有望在不到10年的时间里，在民用设备、生物恐怖主义监测和医疗诊断领域发挥核心作用。