太阳能电池未来将会沦为人类意味著洗手且取之不尽用之不竭的能源，然而，要想做到这一点，必须符合三个条件：低廉的生产元件；廉价且能耗较低的生产方法；低转化成效率。　　据美国物理学家的组织网近日报导，现在，美国科学家研制出了一种廉价生产高质量的纳米线太阳能电池的新技术，涉及研究公开发表于《大自然纳米技术》杂志上。美国能源部辖下的劳伦斯伯克利实验室材料科学分部的杨培东（音译）领导的科研团队首次利用以溶液为基础的阳离子互相交换化学技术，生产出有了高质量的以半导体硫化镉为核、硫化铜为壳的核/壳纳米线太阳能电池。这种廉价且不易生产的电池的开路电压和填满值（这两者联合要求太阳能电池能产生的仅次于能量）都低于传统的平板太阳能电池，而且其能源转化成效率为5.4%，可与传统太阳能电池相媲美。

　　传统太阳能电池生产过于简单现有的太阳能电池一般由超强洁净的单晶硅圆做成，同时拒绝这种十分便宜的材料的厚度大约为100微米，以尽量多地吸取太阳光，这就使生产硅基平板太阳能电池变为简单、能耗大且便宜的过程。因此，科学家期望用于半导体纳米线（其宽度仅有为人头发丝的千分之一，但长度可伸延至毫米级）替代硅晶圆来生产太阳能电池。与传统太阳能电池比起，纳米线太阳能电池享有几大优势：分离出来、挤满电荷的能力更加强劲；其可由储量非常丰富的材料而非必须经过严苛处置的硅做成。

　　然而，迄今为止，纳米线太阳能电池的转化成效率较低，让其优势相形见绌，容许了其发展。　　所有太阳能电池的核心是两层独立国家的材料：有非常丰富电子的一层当作负极；有非常丰富电子空穴的一层当作负极。

当它们吸取太阳中的光子后，用光子的能量来生产电子空穴对，随后，这些电子空穴对不会在PN结（正负极之间的模块）分离，能量作为电力被搜集一起。　　一年前，杨培东团队研发出有了一种十分廉价的方法，用于硅，用一个球形PN结代替了传统太阳能电池的平面PN结。

在球形PN结内，以P型硅纳米线为核，N型硅层在其周围构成了一个外壳。这种几何形状有效地将单个纳米线变成一个光伏电池，也大幅度提高了硅基光伏薄膜的捕光能力。新的纳米线电池价廉质高现在，他们使用这种方法，通过以溶液为基础的阳离子互相交换反应（由该实验室主任保罗阿利维马利亚托斯研发，主要用作生产量子点和纳米棒），利用硫化镉和硫化铜生产出有了核/壳纳米线。

杨培东说明道：科学家们以前用于物理气相传输法来制备硫化镉纳米线，然而，我们这次用于的湿法化学方法能让我们取得品质更高、长度更长的纳米线，新的分解的单晶硫化镉纳米线的直径介于100纳米到400纳米之间，长达50毫米。科学家们接着将分解的硫化镉纳米线浸泡氯化铜溶液中，在50摄氏度的温度下保有5秒到10秒，随后，阳离子互相交换反应将最外层的硫化镉转化成为一个硫化铜的外壳。

　　杨培东回应：以前纳米线太阳能电池的开路电压和填满值近高于平板太阳能电池，导致其性能有缺乏的原因还包括，展开高温掺入处置时PN拢的表面填充问题以及很难对PN拢的质量展开掌控。新方法为我们获取了一种非常简单廉价生产高质量纳米材料的方法。它也回避了气相生产过程所需的高温掺入和沉积过程，使生产成本更加较低且再生性更佳。

科学家们指出，他们可通过减少硫化铜外壳材料的数量来改良这种太阳能电池纳米线的能源转化成效率，如果想要对这项技术展开商业化生产，最少必须将转化成效率提升到10%。

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