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自然界的前輩們與光伏那些千絲萬縷的故事

作者: | 發(fā)布日期: 2018 年 02 月 22 日 11:21 | 分類: 產(chǎn)業(yè)資訊

太陽能光伏發(fā)展過程中,提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一直是科研人員不懈奮斗的目標(biāo)。而在自然界,動物、植物、微生物對于陽光的轉(zhuǎn)換利用常常超出人類的想象。這些自然界的前輩們,在技術(shù)應(yīng)用上曾給予我們哪些想法?各位隨小編一起來看看。

植物系列

1.?綠藍(lán)藻

英國科學(xué)家曾嘗試將綠藍(lán)藻打印在紙上,制作成微型生物太陽能電池板。噴上綠藍(lán)藻的生物電池不僅能在光線下工作,于黑暗中也能生產(chǎn)少量電力,約能持續(xù)100個小時。

雖然壽命短,但該技術(shù)并不被指望取代傳統(tǒng)技術(shù)或應(yīng)用于大規(guī)模的電力生產(chǎn)。這種生物電池最大的優(yōu)點在于可進(jìn)行生物降解,對環(huán)境很友好;此外低功率的輸出使其更適合用在小而美的設(shè)備上。

2.?玫瑰花??自然界的前輩們與光伏那些千絲萬縷的故事

圖片來源:Pixabay,BY?ADGraphics

德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院和巴登符騰堡州太陽能與氫能研究中心組成的科學(xué)團(tuán)隊通過電子顯微鏡發(fā)現(xiàn),看似光滑的玫瑰花瓣實際上表皮布滿密密麻麻的隨機凸起結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有助于玫瑰花吸收更多光線而不是將光反射出去。

研究人員以玫瑰花瓣表皮的結(jié)構(gòu)制作了一層與玫瑰花瓣具有相同紋理結(jié)構(gòu)的透明薄膜,并將其覆蓋在現(xiàn)有的太陽能電池上。實驗發(fā)現(xiàn),覆蓋薄膜的太陽能電池能有效降低表面的反射值:垂直射入的光線轉(zhuǎn)換效率能提升12%,而以傾斜角度射入的光線轉(zhuǎn)換效率更高,能達(dá)到44%。

3.?苔蘚

西班牙加泰羅尼亞高級建筑學(xué)院的學(xué)生提出以苔蘚為介質(zhì)打造一個光伏發(fā)電系統(tǒng)。一個苔蘚發(fā)電單位即為一個生物電運行系統(tǒng),由陽極生物材料(苔蘚)、陽極、陰極、陰極催化劑、允許正電荷從陽極生物材料向陰極轉(zhuǎn)移的“鹽橋”組成。一個苔蘚發(fā)電單位面積為100×100毫米,一單位的發(fā)電量為0.35伏特。雖然這一系統(tǒng)的發(fā)電量十分有限,但仍能為一些小型電器供電。

4.?其他應(yīng)用

美國麻省理工學(xué)院、田納西大學(xué)以及瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人設(shè)法利用植物制作太陽能光伏電池。其原理是從植物中提取光合作用分子并使分子保持穩(wěn)定,隨后將它們涂在玻璃基板上。玻璃基板上涂有納米線和二氧化鈦,有助于把光子轉(zhuǎn)換成電子,隨后將電子導(dǎo)出形成電流。

科研人員希望該技術(shù)最終能制成一包廉價的化學(xué)混合物。對于使用者來說,只需要找到農(nóng)業(yè)廢物或綠草屑,將他們與化學(xué)混合物攪拌均勻,涂到玻璃板上就能實現(xiàn)發(fā)電。

圖片來源:Pixabay,BY?milivanily

動物系列

1.?紅珠鳳蝶

研究者 Radwan Siddique發(fā)現(xiàn)紅珠鳳蝶的翅膀上隨機分布著尺寸、形狀都不規(guī)則的晶格結(jié)構(gòu)。在顯微鏡下,研究人發(fā)現(xiàn)這些奈米晶格結(jié)構(gòu)的開頭小于1微米,能從不同角度散射和吸收不同波長的光。

如果將這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用到太陽能電池上,由于小孔的存在,能增加光從極端角度照射進(jìn)來的吸收量,因此能多吸收2~3倍的光,同時由于接收陽光的時間變長,因此可以產(chǎn)出更多電力。經(jīng)過實驗,鱗片狀納米孔結(jié)構(gòu)能增加200%的光吸收率。

自然界的前輩們與光伏那些千絲萬縷的故事

圖片來源:Pixabay,BY?StockSnap

2.?東方大黃蜂

東方大黃蜂身上有一種叫黃蝶呤的天然色素,能自然地將太陽光轉(zhuǎn)化成能量,可謂是自然界中最好的太陽能板。英國與以色列科學(xué)家將太陽能電池板的電極浸入黃蝶呤溶液中,發(fā)現(xiàn)電池效率有所提高(不到1%)。

3.?飛蛾

飛蛾眼睛中的深黑色內(nèi)部結(jié)構(gòu)是自然界中反射最少的表面??茖W(xué)家認(rèn)為太陽能電池表面光反射越少,能轉(zhuǎn)變的電就越多。日本科學(xué)家根據(jù)飛蛾眼睛的這一結(jié)構(gòu),利用丙烯酸樹脂薄膜加以復(fù)制。實驗表明,具有這一薄膜的太陽能電池能提高6%的效率。

4.?昆蟲復(fù)眼

昆蟲復(fù)眼是由大量微小的六邊形眼面夠成,呈蜂窩狀結(jié)構(gòu),每個眼面周圍都有起保護(hù)作用的支架。斯坦福大學(xué)研究人員借鑒這種結(jié)構(gòu),將大量微型鈣鈦礦電池組合成蜂窩狀的大型電池,克服了鈣鈦礦材料脆弱易損壞的特點,且基本不影響其光電性能。

微生物系列

自然界的前輩們與光伏那些千絲萬縷的故事

圖片來源:Pixabay,BY?kkolosov

美國賓漢姆頓大學(xué)和紐約州立大學(xué)研發(fā)出一種微型生物太陽能電池。這種電池通過微生物晝夜循環(huán)的光合作用和呼吸作用提供可再生清潔能源。這項技術(shù)對于資源受限或偏遠(yuǎn)地區(qū)運行的定點照護(hù)醫(yī)療診斷設(shè)備而言顯得尤為關(guān)鍵。

本文由集邦新能源網(wǎng)EnergyTrend綜合整理。

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