淘汰藍黑!美科學家:太陽能電池板做成綠色,能效更高

TECH2IPO 於 07/12/2016 發表 收藏文章

有沒有想過,太陽能電池板為什麼只有黑色或者藍色?當然,答案很簡單,這是因為太陽能面板所採用的材料晶體硅和碲化鎘是藍色或者黑色。但是,一個來自美國加州大學的科學家團隊的最新實驗結果表明,太陽能電池板如果做成綠色,將會得到更高能效。






(加州大學量子力學開放實驗室 來源:NewScientist)

從植物顏色獲取靈感


加州大學助理教授 Nathan Gabor 在一次偶然的情況下,得到了這個想法。「在一次學術研討會上,我陷入沉思,物理學家總是能夠解釋為什麼天空是藍色的,於是我想,為什麼植物是綠色的呢?」

Gabor 發現,對於這個問題,儘管學界有不少設想,然而沒有一個能夠被證實是正確的。

一般情況下,如果一株植物想盡可能吸收太陽能,吸收太陽光譜中的綠色光是最佳選擇,因為太陽光中綠光的能量最高。然而,絕大多數植物並不吸收綠光,而是反射綠光,這是因為「在太陽光譜裏,綠光很多,但很不穩定。對植物而言,它們並不喜歡綠光,因為綠光很難穩定地轉化能量。」

對於綠光,植物是拒絕的,它們將綠光反射掉,所以植物看起來都是綠色的。

太陽能電池板做成綠色的原因

綠色的植物反射太陽光中的綠光,目的是希望穩定地轉化能量,這無疑與太陽能電池板所面臨的困境極為相似:因無法穩定地轉化電能,從而影響發電效率。

眾所周知,太陽能電池發電的過程往往是這樣的:當太陽能電池裏的分子吸收太陽光時,某些電子的能量等級開始提升。分子並不能控制這些能量,所以它將電子轉移到不同的分子,從而形成電流。如果電流不穩定,那發電效率則無從談起。

Gabor 教授認為,太陽光線中的綠光非常充裕,然而對植物或者太陽能電池來講,綠光並不受歡迎。電池板在某種特定波長吸收的光線越多,信號就越波動,從而讓吸收能量變得低效。總之,綠光雖強,但極不穩定,太陽能面板如果想要提高效率,必須避開綠光。

與此同時,Gabor 和他的團隊認為,提高太陽能電池發電效率的最佳途徑是吸收兩種不同顏色的太陽光,並且兩種顏色都不要包含綠色。

實驗結果

根據此種理論,他們設計了一種太陽能電池,該電池能避開太陽光線中的綠光。

在實驗中,他們發現,當不同波長的太陽光數量發生改變時,太陽能電池吸收一種光線多,而另一種光線少,從而實現了能量的穩定輸出。

最終,該電池實現了有效調節自身能量的輸入與輸出,起到提高太陽能電池板發電效率的效果。實驗結果與他們此前的預測驚人一致。

這篇有意思的論文叫《綠色量子光電池中能量流的自然調控》,已發表在頂級科技期刊《美國化學協會雜誌》(ACS Journal)的納米研究板塊。

在第四能源看來,如果該太陽能電池最終能從實驗室走向市場,那麼在不遠的將來,我們所見到的太陽能電池板可能就不再是黑色或者藍色,而是像植物一樣的綠色了。

**本文作者張龍華,文章首發第四能源(微信號:FourthEnergy),轉載請與作者取得聯繫。

題圖來自ACS Journal。




資料來源:TECH2IPO

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