由普林斯頓大學(xué)機(jī)電工程系納米結(jié)構(gòu)實驗室主任周郁（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，通過使用納米結(jié)構(gòu)的金屬和塑料“三明治”來收集和誘捕光線，將有機(jī)太陽能電池效率提升了175%。周教授表示，這項技術(shù)也應(yīng)能提高傳統(tǒng)的無機(jī)太陽能集熱器，如標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽能電池板的效率。
導(dǎo)致太陽能電池?fù)p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(jìn)入電池的光線。研究團(tuán)隊的金屬“三明治”新結(jié)構(gòu)——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(xì)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(gòu)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(dǎo)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(tuán)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(gòu)厚度乃至網(wǎng)孔直徑，都要小于所收集的光的波長。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，使用這些次波長結(jié)構(gòu)，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(shù)使研究團(tuán)隊最終創(chuàng)造出一個僅反射4%光線，即光吸收率高達(dá)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(gòu)可獲得更高的效率。通過捕捉斜射光線，新結(jié)構(gòu)可額外提升81%的效率，從而使最終的效率增長達(dá)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(xué)基金會的資助。
