星期五, 10月 20

受蝴蝶翅膀啟發科學家開發吸光能力 2倍的太陽能板

科學家加州理工學院(Caltech)和德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的一組研究人員從一種黑蝴蝶翅膀的特殊結構中獲得靈感,開發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,將幫助科學家開發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,可用於打造微型廉價的太陽能電池,但是目前其光伏轉換效能較低,僅被應用在計算器、手錶等設備中。




這種黑蝴蝶屬於珠鳳蝶屬中的紅珠鳳蝶(Pachliopta aristolochiae)普遍分佈在南亞和東南亞,它具有獨特的翼結構,可以參考開發更有效的小型光伏結構性細胞。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收穫陽光。加州理工學院的Radwanul Siddique率領的科學小組在電子顯微鏡下仔細地研究了這種蝴蝶翅膀的獨特納米微觀結構,發現其微觀結構中出現了大量隨機分佈的空洞小孔,這些孔徑小於一微米的孔洞是提高蝴蝶翅膀光能吸收的關鍵。
加州理工學院的Radwanul Siddique率領的小組通過計算機分析這些翅膀的3D模型,以便更好地了解它們的光學性質。研究人員發現這些孔洞的尺寸、分佈和形狀都是隨機的,但是其位置和順序對於提高吸收光能效率來說至關重要,接下來他們模仿黑蝴蝶翅膀的納米結構模型,讓一些太陽能電池從矽樹脂中模仿出翅膀的鱗片狀納米孔結構。然後在打印了一些具有類似結構的太陽能面板進行測試,與以前的結構相比,光吸收效率增加了200%。

研究人員目前正在繼續致力於設計光伏吸收器,希望進一步提高光收集能力。
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