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美科學(xué)家:太陽能電池板做成綠色能效更高
美科學(xué)家:太陽能電池板做成綠色能效更高:有沒有想過,太陽能電池板為什么只有黑色或者藍色?當(dāng)然,答案很簡單,這是因為太陽能面板所采用的材料晶體硅和碲化鎘是藍色或者黑色。但是,一個來自
:有沒有想過,太陽能電池板為什么只有黑色或者藍色?當(dāng)然,答案很簡單,這是因為太陽能面板所采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(xué)的科學(xué)家團隊的最新實驗結(jié)果表明,太陽能電池板如果做成綠色,將會獲得更高能效。
從植物顏色獲取靈感
加州大學(xué)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(xué)術(shù)研討會上,我陷入沉思,物理學(xué)家總是能夠解釋為什么天空是藍色的,于是我想,為什么植物是綠色的呢?”
Gabor發(fā)現(xiàn),對于這個問題,盡管學(xué)界有不少設(shè)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(shù)植物并不吸收綠光,而是反射綠光,這是因為“在太陽光譜里,綠光很多,但很不穩(wěn)定。對植物而言,它們并不喜歡綠光,因為綠光很難穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化能量。”
對于綠光,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(wěn)定地轉(zhuǎn)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(wěn)定地轉(zhuǎn)化電能,從而影響發(fā)電效率。
眾所周知,太陽能電池發(fā)電的過程往往是這樣的:當(dāng)太陽能電池里的分子吸收太陽光時,某些電子的能量等級開始提升。分子并不能控制這些能量,所以它將電子轉(zhuǎn)移到不同的分子,從而形成電流。如果電流不穩(wěn)定,那發(fā)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,綠光并不受歡迎。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(wěn)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(fā)電效率的最佳途徑是吸收兩種不同顏色的太陽光,并且兩種顏色都不要包含綠色。
實驗結(jié)果
根據(jù)此種理論,他們設(shè)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(fā)現(xiàn),當(dāng)不同波長的太陽光數(shù)量發(fā)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(xiàn)了能量的穩(wěn)定輸出。
最終,該電池實現(xiàn)了有效調(diào)節(jié)自身能量的輸入與輸出,起到提高太陽能電池板發(fā)電效率的效果。實驗結(jié)果與他們此前的預(yù)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(diào)控》,已發(fā)表在頂級科技期刊《美國化學(xué)協(xié)會雜志》(ACSJournal)的納米研究板塊。
如果該太陽能電池最終能從實驗室走向市場,那么在不遠的將來,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。
原標(biāo)題:淘汰藍黑!美科學(xué)家:太陽能電池板做成綠色,能效更高
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