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淘汰蓝黑!美科学家:太阳能电池板做成绿色,能效更高
编辑:网站管理员   时间:2016-12-15

有没有想过,太阳能电池板为什么只有黑色或者蓝色?当然,答案很简单,这是因为太阳能面板所采用的材料晶体硅和碲化镉是蓝色或者黑色。但是,一个来自美国加州大学的科学家团队的最新实验结果表明,太阳能电池板如果做成绿色,将会获得更高能效。


从植物颜色获取灵感


加州大学助理教授Nathan Gabor在一次偶然的情况下,得到了这个想法。“在一次学术研讨会上,我陷入沉思,物理学家总是能够解释为什么天空是蓝色的,于是我想,为什么植物是绿色的呢?”


Gabor发现,对于这个问题,尽管学界有不少设想,然而没有一个能够被证实是正确的。


一般情况下,如果一株植物想尽可能吸收太阳能,吸收太阳光谱中的绿色光是最佳选择,因为太阳光中绿光的能量最高。然而,绝大多数植物并不吸收绿光,而是反射绿光,这是因为“在太阳光谱里,绿光很多,但很不稳定。对植物而言,它们并不喜欢绿光,因为绿光很难稳定地转化能量。”


对于绿光,植物是拒绝的,它们将绿光反射掉,所以植物看起来都是绿色的。


太阳能电池板做成绿色的原因


绿色的植物反射太阳光中的绿光,目的是希望稳定地转化能量,这无疑与太阳能电池板所面临的困境极为相似:因无法稳定地转化电能,从而影响发电效率。


众所周知,太阳能电池发电的过程往往是这样的:当太阳能电池里的分子吸收太阳光时,某些电子的能量等级开始提升。分子并不能控制这些能量,所以它将电子转移到不同的分子,从而形成电流。如果电流不稳定,那发电效率则无从谈起。


Gabor教授认为,太阳光线中的绿光非常充裕,然而对植物或者太阳能电池来讲,绿光并不受欢迎。电池板在某种特定波长吸收的光线越多,信号就越波动,从而让吸收能量变得低效。总之,绿光虽强,但极不稳定,太阳能面板如果想要提高效率,必须避开绿光。


与此同时,Gabor和他的团队认为,提高太阳能电池发电效率的最佳途径是吸收两种不同颜色的太阳光,并且两种颜色都不要包含绿色。


实验结果


根据此种理论,他们设计了一种太阳能电池,该电池能避开太阳光线中的绿光。


在实验中,他们发现,当不同波长的太阳光数量发生改变时,太阳能电池吸收一种光线多,而另一种光线少,从而实现了能量的稳定输出。


最终,该电池实现了有效调节自身能量的输入与输出,起到提高太阳能电池板发电效率的效果。实验结果与他们此前的预测惊人一致。


这篇有意思的论文叫《绿色量子光电池中能量流的自然调控》,已发表在顶级科技期刊《美国化学协会杂志》(ACSJournal)的纳米研究板块。


如果该太阳能电池最终能从实验室走向市场,那么在不远的将来,我们所见到的太阳能电池板可能就不再是黑色或者蓝色,而是像植物一样的绿色了。 



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