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2017年10月29日 星期日 放大 缩小 默认   
借天然硅藻屈光 电池多吸太阳能
稼正
  人们感慨,不管你的创新多么有用,大自然可能几百万年前就这样做了,往往还做得更好。耶鲁大学一个研究团队小组在自己的研究中再次折服于大自然:一种叫做硅藻的微小生物,帮助他们改善了有机太阳能电池的光吸收率,从而解决了长期存在的设计问题。

  在有机太阳能电池中,有一个由有机聚合物构成的活性层(见附图的第3层),这让它们比传统的太阳能电池便宜,不过它们的效率不如人。关键在于活性层需要非常薄才行,一般得小于300纳米,这让转换效率“封了顶”。过去也有工程师尝试嵌入特殊的纳米结构,倒是能更有效地捕捉光线,但纳米材料昂贵,让预算大大超出,实在是用不起。

  耶鲁大学团队转向大自然,关注到一类称为硅藻的浮游植物,它们被誉为“海中珠宝”,因为其玻璃样的硅壳会使光线有效地散射。它们能帮助提升有机太阳能电池的效率吗?

  事实证明,行。研究人员将粉末状的石化硅藻嵌入有机太阳能电池的活性层,惊奇地发现,现在可以减少所需其他物质的量,而发出同样数量的电。由于硅藻在世界各地的海洋和淡水中非常普遍,便宜且容易获得,可能是电池散射材料的理想候选者。

  “自然界存在的这些东西太令人惊讶了,”研究主要作者麦克米伦·布朗说,“它们帮助藻类捕获并散射阳光,进行光合作用,所以我们能直接从大自然中拿来,放进太阳能电池。”

  “我们在研究中掌握了材料的合适浓度,以及需要加入多少数量,才能使太阳能电池得到增强。”布朗说,“能用上硅藻大有好处,因为我们现用的活性层材料价格昂贵,也难得到。因为我们并没有中断现有的处理步骤,所以不增加任何复杂性或挑战,就能方便地将其添加到现有商业化的有机太阳能电池。”

  这项研究发表在《有机电子》杂志。尽管试验结果很有希望,但研究人员说再作些调整可以做得更好。另外,可能有些种类的硅藻能更好地散射光线,它们能与电池活性层中不同的聚合物结合,找到合适的组合有望获得更高的效率。稼正(图:YU)

     
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借天然硅藻屈光 电池多吸太阳能
新民晚报星期天夜光杯/新智A23借天然硅藻屈光 电池多吸太阳能 2017-10-29 2 2017年10月29日 星期日