来源：B. Zheng/Rice Univ.

来自莱斯大学的研究可以让工程师更加轻松地获得太阳能，从而提高光伏太阳能电池的效率，降低成本。尽管太阳能企业在2014年增长了34%，但是如果要想满足美国设定的国家目标—将太阳能电力的价格降低至6美分每千瓦时—还需要非常大的基础技术突破。在《自然通讯》上刊发的一项研究中，来自莱斯大学的科学家介绍了一种太阳能电池板可使用的新方法，使得其可以和光捕获纳米材料相结合，从而有利于进一步的设计。通过将理论计算应用于实际引用，Bob Zheng及同事创造了一种新方法，工程师通过这种方法可以确定金属纳米粒子的电力产能。研究人员系统研究了光捕获纳米结构，包括能将光转化为等离子体的金属纳米粒子。

“当你将光照射到金属粒子或者纳米结构上的时候，你可以观察到一个有趣的现象，那就是你可以将一些电子激发，从而使其处于激发态，科学家称之为热电子”Zheng说道。Halas认为热电子对于太阳能来说尤其有趣，因为它们可被用于制备可产生直流电的设备等。如今效率最高的光伏电池使用稀有以及贵金属元素的复合半导体材料。Halas认为，降低制造成本的一种方法是，采用高效率的光捕获等离子纳米结构，同时采用廉价的半导体材料，例如金属氧化物。不仅如此，通过控制等离子纳米结构材料的形状，也可以控制其光学性能。“我们可以通过调节等离子结构使其可以捕获整个太阳光谱，而这是以前的半导体基太阳能电池所没有达到过的。”Halas说。Manjavacas认为，为了使用光子的能量，光子必须被材料吸收。基于此，以前的理论研究工作主要集中于进一步理解等离子系统的吸收过程。他认为Zheng的研究数据需要进行更深入的分析，因为在他的试验中，高能热电子被过滤掉了。

为了进一步分析，Zheng制备了两种新型等离子装置，每一种装置包含有等离子金纳米线，负于半导体层上。首先，金纳米线置于半导体材料上，制造肖特基势垒；然后再使得所有电子可以顺利通过。“该实验表明确实有一些电子比其它电子更热。我们也发现热电子并不是完全同吸收相关，而是与另一种机制相关，叫做场强增强机制。”Halas认为，“这对于进一步实现太阳能光伏电池等离子技术是非常重要的一步。该研究为提高等离子热载流子装置的效率提供了一种新的路径，同时也表明其对于将太阳能转化为有用的电能有非常重要的作用。”

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮