受蝴蝶翅膀启发 科学家开发吸光能力更强的太阳能板

2017年10月20日 14:43 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

科学家加州理工学院(Caltech)和德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一组研究人员从一种黑蝴蝶翅膀的特殊结构中获得灵感,开发出吸收光能效率更高的3D打印太阳能电池板。这一大自然的馈赠,将帮助科学家开发更加高效和低成本的薄膜太阳能电池。目前,纳米级的薄膜太阳能电池具有极大的潜能,可用于打造微型廉价的太阳能电池,但是目前其光伏转换效能较低,仅被应用在计算器、手表等设备中。

这种黑蝴蝶属于珠凤蝶属中的红珠凤蝶(Pachliopta aristolochiae)普遍分布在南亚和东南亚,它具有独特的翼结构,可以参考开发更有效的小型光伏结构性细胞。它的翅膀被微小的鳞片覆盖,可以在各种不同的角度和波长范围内收获阳光。加州理工学院的Radwanul Siddique率领的科学小组在电子显微镜下仔细地研究了这种蝴蝶翅膀的独特纳米微观结构,发现其微观结构中出现了大量随机分布的空洞小孔,这些孔径小于一微米的孔洞是提高蝴蝶翅膀光能吸收的关键。

加州理工学院的Radwanul Siddique率领的小组通过计算机分析这些翅膀的3D模型,以便更好地了解它们的光学性质。研究人员发现这些孔洞的尺寸、分布和形状都是随机的,但是其位置和顺序对于提高吸收光能效率来说至关重要,接下来他们模仿黑蝴蝶翅膀的纳米结构模型,让一些太阳能电池从硅树脂中模仿出翅膀的鳞片状纳米孔结构。然后在打印了一些具有类似结构的太阳能面板进行测试,与以前的结构相比,光吸收效率增加了200%。

研究人员目前正在继续致力于设计光伏吸收器,希望进一步提高光收集能力。

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