由普林斯頓大學機電工程系納米結(jié)構實驗室主任周郁（音譯）教授領導的研究團隊，通過使用納米結(jié)構的金屬和塑料“三明治”來收集和誘捕光線，將有機太陽能電池效率提升了175%。周教授表示，這項技術也應能提高傳統(tǒng)的無機太陽能集熱器，如標準的硅太陽能電池板的效率。
導致太陽能電池損失能量的兩個主要問題是：電池的光反射及無法充分捕捉進入電池的光線。研究團隊的金屬“三明治”新結(jié)構——次波長等離子腔可同時解決這兩個問題，其具有抑制反射和捕獲光線的非凡能力。
新電池的頂層（即窗口層）使用極精細金屬網(wǎng)，金屬厚度為30納米，網(wǎng)孔直徑為175納米，間隔為25納米。該金屬網(wǎng)取代了以往由銦—錫—氧化物（ITO）材料制成的窗口層。
該網(wǎng)格狀窗口層與“三明治”結(jié)構的底層非常接近，底層使用的是與傳統(tǒng)太陽能電池中相同的金屬膜。兩個金屬板之間夾雜著太陽能電池板中使用的半導體材料薄帶。其可以是硅、塑料或砷化鎵中的任一種。周郁研究團隊使用的是85納米厚的塑料。
太陽能電池的網(wǎng)孔間隔，“三明治”結(jié)構厚度乃至網(wǎng)孔直徑，都要小于所收集的光的波長。研究團隊發(fā)現(xiàn)，使用這些次波長結(jié)構，使他們能夠創(chuàng)建出一個幾乎“有來無回”的光陷阱。
此項新技術使研究團隊最終創(chuàng)造出一個僅反射4%光線，即光吸收率高達96%的太陽能電池。在陽光直射情況下，其光電轉(zhuǎn)換效率要比常規(guī)太陽能電池高出52%；在陰天或電池不直接面向太陽，光線以更大角度入射到太陽能板時，該結(jié)構可獲得更高的效率。通過捕捉斜射光線，新結(jié)構可額外提升81%的效率，從而使最終的效率增長達到了175%。
該項研究得到了美國國防高級研究計劃局、海軍研究辦公室和美國國家科學基金會的資助。
