受蝴蝶翅膀啟發(fā) 科學(xué)家開發(fā)吸光能力更強(qiáng)的太陽能電池板

時(shí)間:2017-10-20 15:10來源:cnBeta 作者:綜合報(bào)道
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　　科學(xué)家加州理工學(xué)院（Caltech）和德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的一組研究人員從一種黑蝴蝶翅膀的特殊結(jié)構(gòu)中獲得靈感，開發(fā)出吸收光能效率更高的3D打印太陽能電池板。這一大自然的饋贈(zèng)，將幫助科學(xué)家開發(fā)更加高效和低成本的薄膜太陽能電池。目前，納米級的薄膜太陽能電池具有極大的潛能，可用于打造微型廉價(jià)的太陽能電池，但是目前其光伏轉(zhuǎn)換效能較低，僅被應(yīng)用在計(jì)算器、手表等設(shè)備中。
 
　　這種黑蝴蝶屬于珠鳳蝶屬中的紅珠鳳蝶（Pachliopta aristolochiae）普遍分布在南亞和東南亞，它具有獨(dú)特的翼結(jié)構(gòu)，可以參考開發(fā)更有效的小型光伏結(jié)構(gòu)性細(xì)胞。它的翅膀被微小的鱗片覆蓋，可以在各種不同的角度和波長范圍內(nèi)收獲陽光。加州理工學(xué)院的Radwanul Siddique率領(lǐng)的科學(xué)小組在電子顯微鏡下仔細(xì)地研究了這種蝴蝶翅膀的獨(dú)特納米微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其微觀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了大量隨機(jī)分布的空洞小孔，這些孔徑小于一微米的孔洞是提高蝴蝶翅膀光能吸收的關(guān)鍵。
 
 

 
　　加州理工學(xué)院的Radwanul Siddique率領(lǐng)的小組通過計(jì)算機(jī)分析這些翅膀的3D模型，以便更好地了解它們的光學(xué)性質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)這些孔洞的尺寸、分布和形狀都是隨機(jī)的，但是其位置和順序?qū)τ谔岣呶展饽苄蕘碚f至關(guān)重要，接下來他們模仿黑蝴蝶翅膀的納米結(jié)構(gòu)模型，讓一些太陽能電池從硅樹脂中模仿出翅膀的鱗片狀納米孔結(jié)構(gòu)。然后在打印了一些具有類似結(jié)構(gòu)的太陽能面板進(jìn)行測試，與以前的結(jié)構(gòu)相比，光吸收效率增加了200％。
 
 

 
　　研究人員目前正在繼續(xù)致力于設(shè)計(jì)光伏吸收器，希望進(jìn)一步提高光收集能力。
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