銅摻雜工藝提高鎢酸納米晶體的全太陽能利用率
陽光是取之不盡、用之不竭的能源，利用陽光發(fā)電是可再生能源的基石之一。 落在地球上的陽光中，超過 40% 屬于紅外線、可見光和紫外線光譜； 然而，當前的太陽能技術(shù)主要利用可見光和紫外線。 利用全光譜太陽輻射的技術(shù)（稱為全太陽能利用）仍處于起步階段。 u*}[fQ`aF
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（左）單個銅摻雜鎢酸納米晶體； （右）納米晶體的原子分辨率圖像。 3QS A|
北海道大學工程學院助理教授 Melbert Jeem 和 Seiichi Watanabe 教授領(lǐng)導的研究小組合成了摻雜銅的鎢酸基材料，該材料具有全太陽能利用率。 他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《先進材料》雜志上。 ]] Bq te
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Jeem 解釋道：“目前，太陽輻射的近紅外和中紅外光譜（800 nm 至 2500 nm）尚未用于發(fā)電。鎢酸是開發(fā)可能利用該光譜的納米材料的候選材料，因為它擁有帶有吸收這些波長的缺陷的晶體結(jié)構(gòu)。” a9LK}xc={
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鎢酸晶體從紫外光到紅外光的相對光吸收總結(jié)。 1、5和10是導致納米晶體光臨界的銅濃度。 } `fFzb
科學家們使用他們之前開發(fā)的光制造技術(shù)，即微晶的水下光合成，來合成摻雜不同濃度銅的鎢酸納米晶體。 分析了這些納米晶體的結(jié)構(gòu)和光吸收性能； 測量了它們的光熱、光輔助水蒸發(fā)和光電化學特性。 +|0f7RB+R
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銅摻雜氧化鎢納米晶體吸收整個光譜的光，從紫外線到可見光再到紅外線； 當銅摻雜量為1%時，紅外光吸收量最大。 1%和5%銅摻雜納米晶表現(xiàn)出最高的溫升（光熱特性）； 1% 銅摻雜晶體還表現(xiàn)出最大的水蒸發(fā)效率，約為每小時每平方米 1.0 千克。 對 1% 銅摻雜納米晶體的結(jié)構(gòu)分析表明，銅離子可能會扭曲氧化鎢的晶體結(jié)構(gòu)，從而導致吸收光時觀察到的特性。 t
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