仿制玫瑰花瓣可提高太陽(yáng)能電池效率
2016-07-12 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能電池 能量轉(zhuǎn)換
圖①為放大的玫瑰花瓣表面,科學(xué)家仿制其結(jié)構(gòu)(圖②)并用于制作太陽(yáng)能電池(圖③)。圖片來(lái)源:材料人網(wǎng)
德國(guó)研究人員最近發(fā)現(xiàn),仿制玫瑰花瓣可以提高太陽(yáng)能電池效率。當(dāng)太陽(yáng)光入射角為80度時(shí),提升效果可達(dá)44%。這有助于提高太陽(yáng)能電池的實(shí)用性。
每次當(dāng)人類在將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為可用能的技術(shù)取得巨大進(jìn)步時(shí),我們內(nèi)心都沾沾自喜。但眾所周知,植物在利用太陽(yáng)能這件事情上已經(jīng)進(jìn)行了成千上萬(wàn)年。意識(shí)到這一點(diǎn),科學(xué)家們揭開了玫瑰花瓣的奧秘并制備了一款可顯著提高太陽(yáng)能電池效率的薄膜。他們的研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于Advanced Optical Materials。
來(lái)自德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)、太陽(yáng)能研究中心和巴登—符騰堡州氫研究所(ZSW)的研究人員們通過(guò)觀察不同種類植物表皮細(xì)胞的光學(xué)特性開始進(jìn)行研究。他們對(duì)細(xì)胞表層對(duì)光進(jìn)行吸收而不是反射的這個(gè)特性十分感興趣,而玫瑰花瓣吸收光的能力尤其顯著。
卡爾斯魯厄理工學(xué)院報(bào)告稱:“科學(xué)家們?cè)陔婄R下發(fā)現(xiàn),玫瑰花瓣的表皮是由混亂無(wú)序的密排微觀結(jié)構(gòu)組成,附有隨機(jī)擺放的納米結(jié)構(gòu)形成的肋狀物!边@種結(jié)構(gòu)不僅讓玫瑰吸收了更多的太陽(yáng)光,并且它創(chuàng)造鮮艷的色彩可以達(dá)到協(xié)助花瓣吸引昆蟲授粉的目的。因此,研究人員采用硅基聚合物對(duì)玫瑰花瓣外層進(jìn)行仿制。
它實(shí)際上就是制造一個(gè)模具,然后將透明光學(xué)膠倒進(jìn)模具中并在紫外光下進(jìn)行固化。將此玫瑰花瓣表皮結(jié)構(gòu)的透明仿制品置于太陽(yáng)能電池上,發(fā)現(xiàn)當(dāng)太陽(yáng)光垂直入射時(shí)電池效率提高12%。光的入射角越大,電池效率提升越顯著,當(dāng)入射角為80度時(shí),效率提升了44%。
今年5月,科學(xué)家們?cè)谔?yáng)能電池效率上創(chuàng)下了34.5%能量轉(zhuǎn)化率的記錄。采用各種方法(諸如仿制玫瑰花瓣結(jié)構(gòu))以提升太陽(yáng)能電池的效率,有助于使太陽(yáng)能盡早成為實(shí)用能源。研究人員目前正在研究無(wú)序表面結(jié)構(gòu)的影響,比如玫瑰花瓣表皮對(duì)其他感光表面的作用,希望能找到進(jìn)一步提升太陽(yáng)能電池效率的方法。
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