自然界的前辈们与光伏那些千丝万缕的故事

作者: | 发布日期: 2018 年 02 月 22 日 11:21 | 分类: 产业资讯

太阳能光伏发展过程中,提高太阳能电池的转换效率一直是科研人员不懈奋斗的目标。而在自然界,动物、植物、微生物对于阳光的转换利用常常超出人类的想象。这些自然界的前辈们,在技术应用上曾给予我们哪些想法?各位随小编一起来看看。

植物系列

1. 绿蓝藻

英国科学家曾尝试将绿蓝藻打印在纸上,制作成微型生物太阳能电池板。喷上绿蓝藻的生物电池不仅能在光线下工作,于黑暗中也能生产少量电力,约能持续100个小时。

虽然寿命短,但该技术并不被指望取代传统技术或应用于大规模的电力生产。这种生物电池最大的优点在于可进行生物降解,对环境很友好;此外低功率的输出使其更适合用在小而美的设备上。

2. 玫瑰花  

图片来源:Pixabay,BY ADGraphics

德国卡尔斯鲁厄理工学院和巴登符腾堡州太阳能与氢能研究中心组成的科学团队通过电子显微镜发现,看似光滑的玫瑰花瓣实际上表皮布满密密麻麻的随机凸起结构。这种结构有助于玫瑰花吸收更多光线而不是将光反射出去。

研究人员以玫瑰花瓣表皮的结构制作了一层与玫瑰花瓣具有相同纹理结构的透明薄膜,并将其覆盖在现有的太阳能电池上。实验发现,覆盖薄膜的太阳能电池能有效降低表面的反射值:垂直射入的光线转换效率能提升12%,而以倾斜角度射入的光线转换效率更高,能达到44%。

3. 苔藓

西班牙加泰罗尼亚高级建筑学院的学生提出以苔藓为介质打造一个光伏发电系统。一个苔藓发电单位即为一个生物电运行系统,由阳极生物材料(苔藓)、阳极、阴极、阴极催化剂、允许正电荷从阳极生物材料向阴极转移的“盐桥”组成。一个苔藓发电单位面积为100×100毫米,一单位的发电量为0.35伏特。虽然这一系统的发电量十分有限,但仍能为一些小型电器供电。

4. 其他应用

美国麻省理工学院、田纳西大学以及瑞士联邦理工学院的研究人设法利用植物制作太阳能光伏电池。其原理是从植物中提取光合作用分子并使分子保持稳定,随后将它们涂在玻璃基板上。玻璃基板上涂有纳米线和二氧化钛,有助于把光子转换成电子,随后将电子导出形成电流。

科研人员希望该技术最终能制成一包廉价的化学混合物。对于使用者来说,只需要找到农业废物或绿草屑,将他们与化学混合物搅拌均匀,涂到玻璃板上就能实现发电。

图片来源:Pixabay,BY milivanily

动物系列

1. 红珠凤蝶

研究者 Radwan Siddique发现红珠凤蝶的翅膀上随机分布着尺寸、形状都不规则的晶格结构。在显微镜下,研究人发现这些奈米晶格结构的开头小于1微米,能从不同角度散射和吸收不同波长的光。

如果将这一结构应用到太阳能电池上,由于小孔的存在,能增加光从极端角度照射进来的吸收量,因此能多吸收2~3倍的光,同时由于接收阳光的时间变长,因此可以产出更多电力。经过实验,鳞片状纳米孔结构能增加200%的光吸收率。

图片来源:Pixabay,BY StockSnap

2. 东方大黄蜂

东方大黄蜂身上有一种叫黄蝶呤的天然色素,能自然地将太阳光转化成能量,可谓是自然界中最好的太阳能板。英国与以色列科学家将太阳能电池板的电极浸入黄蝶呤溶液中,发现电池效率有所提高(不到1%)。

3. 飞蛾

飞蛾眼睛中的深黑色内部结构是自然界中反射最少的表面。科学家认为太阳能电池表面光反射越少,能转变的电就越多。日本科学家根据飞蛾眼睛的这一结构,利用丙烯酸树脂薄膜加以复制。实验表明,具有这一薄膜的太阳能电池能提高6%的效率。

4. 昆虫复眼

昆虫复眼是由大量微小的六边形眼面够成,呈蜂窝状结构,每个眼面周围都有起保护作用的支架。斯坦福大学研究人员借鉴这种结构,将大量微型钙钛矿电池组合成蜂窝状的大型电池,克服了钙钛矿材料脆弱易损坏的特点,且基本不影响其光电性能。

微生物系列

图片来源:Pixabay,BY kkolosov

美国宾汉姆顿大学和纽约州立大学研发出一种微型生物太阳能电池。这种电池通过微生物昼夜循环的光合作用和呼吸作用提供可再生清洁能源。这项技术对于资源受限或偏远地区运行的定点照护医疗诊断设备而言显得尤为关键。

本文由集邦新能源网EnergyTrend综合整理。

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