研究人员已经创造了3D纳米锥（nanocone）为基础的太阳能电池平台，研究小组的领导是橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的徐军（Jun Xu），他们提升了光伏设备的光电转换率，提升幅度近80%。

　　这一技术实质上解决的问题，就是低效率传输的电荷，这产生于太阳能光子。这些电荷就是负电子和正空穴（positive holes），通常被困住是因为有缺陷存在于疏松材料和它们的接口中，这会降低性能。

　　“要解决这一滞留问题，因为它会降低太阳能电池的效率，我们创造了一种纳米锥为基础的太阳能电池，发明了一些方法，合成这些电池，证明可以改善电荷收集效率，”徐军说，他是橡树岭国家实验室化学科学部的成员。

　　新的太阳能结构包含n型纳米锥，周围环绕着p型半导体。 N型纳米锥的制备采用氧化锌，用作连接框架和电子导体。P矩阵的制备采用多晶碲化镉（polycrystalline cadmium telluride），用作基本光子吸收介质和空穴导体（hole conductor）。

　　有了这个实验室层次的方法，徐军和同事就能够获得3.2%的光电转换效率，相比之下，1.8%的效率属于传统的平面结构，也采用相同的材料。

　　“我们设计这种三维结构，提供一种内在的电场分布，促进有效的电荷传输，高效地转换能量，把太阳光转换成电能，”徐军说。

　　这种太阳能电池材料的主要特点包括独特的电场分布，实现有效的电荷传输；合成纳米锥使用廉价的专利方法；以及最小化半导体中的缺陷和空洞。后者增强了电学和光学性质，把太阳光子转化为电。

　　由于有效的电荷传输，新的太阳能电池工艺可以容忍有缺陷的材料，减少成本，制造新一代太阳能电池。

　　“有一个重要的概念支持我们的发明，这就是纳米锥形状会产生高电场，靠近末端连接（tip junction），从而有效地分离、注入和收集少数载流子（carriers），产生更高的效率，超过传统的平板电池，这种电池也用同一种材料制成，”徐军说。

　　这项研究形成了这一技术的基础，已经得到认可，将参加今年的电气和电子工程师学会（IEEE：Institute of Electrical and Electronics Engineers）光伏专家会议，并将发表在电气和电子工程师学会会刊（IEEE Proceedings）上。这些论文题为《有效电荷传输的纳米锥尖端薄膜太阳能电池》和《纳米结太阳能电池采用的多晶碲化镉薄膜培育依靠氧化锌纳米锥》。