【前沿】植物光合作用可提高光伏電池能源轉換率

光伏電池是未來清潔能源的一個選擇，但是能源轉換率低下是一直困擾我們的問題，那么我們如何去解決呢？加州大學河濱分校的研究團隊發(fā)現(xiàn)植物的光合作用中的奧秘也許是解決這個問題的關鍵所在。

加州大學河濱分校的助理教授將光合作用和物理學進行結合，得出的結果證明，可以使太陽能電池效率更高。研究結果最近發(fā)表在“NanoLetter”雜志上。

NathanGabor曾專注于研究凝聚態(tài)物理學，很快就對光合作用產生了濃厚的興趣。在過去的六年里，他開始重新思考太陽能的轉換問題我們能不能把太陽能電池的材料換成可以更有效吸收太陽輻射的材料呢？Gabor說“植物們通過不斷進化已經(jīng)可以達到這個目標，但是目前可用的太陽能電池最高只有20%的轉換效率，而且不能控制太陽能的突然變化。”這極大地浪費了太陽的能量而且妨礙了太陽能電池作為能源的普及。

Gabor和其他教授設計了一款新型的“量子熱發(fā)電光伏電池”，解決了能量轉換的問題，這款光電池可以控制太陽能電池中的能量流動。這個設計結合了熱發(fā)電機和光伏電池，可以吸收太陽輻射的光子，并將其轉換為電能。

令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)這款電池可以在不需要主動反饋或自適應控制機制的情況下對太陽能進行調節(jié)轉換，目前用于屋頂和太陽能農場的常規(guī)光伏技術當中，太陽能功率的變動必須要依靠變壓器和反饋控制器進行控制，但是這大大降低了太陽能發(fā)電的整體效率。

研究團隊的目標是設計一款最簡單的光伏電池，可以將太陽輻射中的能量與平均功率要求進行匹配，并可以對能量波動進行控制，以避免多余能量累積。

研究人員對比了兩款最簡單的量子力學光伏電池系統(tǒng)其中光伏電池僅僅吸收單一顏色的光，而另外一種電池吸收兩種顏色的光。他們發(fā)現(xiàn)，通過簡單地將光子吸收通道變?yōu)閮蓚€，光伏電池就自然而然的可以對能量流進行調節(jié)了。

基本工作原理是一個通道吸收平均功率高的波長，另一個吸收平均功率低的波長。這樣，光伏電池就可以在高功率和低功率之間進行切換，從而將不同功率的太陽能轉換為穩(wěn)定的能量輸出。

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