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不是太阳能电池,而是效率高达 38% 的光收集系统

以自然为模型,从光中获取更多能量。(图片:pixabay/MabelAmber)
以自然为模型,从光中获取更多能量。(图片:pixabay/MabelAmber)
仿效大自然的光合作用,我们开发出了一种系统,它能捕捉尽可能多的光线,并尽可能高效地进行转换。它还非常薄。
Renewable Science

植物首先捕捉光线,以便在第二步中以最高效率将其能量转化为所需的碳水化合物。在这个过程中,植物可以捕捉到整个可见光光谱,其结构复杂,几乎无法复制,由多种色素组成。

太阳能电池也能吸收非常宽的光谱,但必须连续排列成许多层。而叶片、藻类或蓝藻只需要几分之一的厚度就能提高效率。而且它们的重量也很轻。

维尔茨堡大学的研究人员现已将这两种技术结合起来。他们能够识别出四种不同的染料,它们都能很好地吸收光线。不过,这些染料呈带状排列,类似于太阳能电池组件中的硅层。

为了实现最全面的吸收,必须对各自的分子链进行特殊的折叠,然后将它们叠放在一起。在对每种染料进行测量时,它们只能吸收 0.1% 到 3% 的光能。而该团队的研究则完全不同:光能的38%都留在了只有100纳米厚的层中,这比人的头发还要细一千倍。

这是用荧光和量子产率测量出来的。这证实了 38% 的出色数值。这当然比一片树叶还薄,但已经达到了实验室中制造的最佳太阳能电池组件的水平。现在所需要的就是利用这种能量的方法。

通过适当的纠缠,可以捕捉到大部分光能。(图片:Alexander Schulz/维尔茨堡大学)
通过适当的纠缠,可以捕捉到大部分光能。(图片:Alexander Schulz/维尔茨堡大学)
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Mario Petzold, 2024-06-28 (Update: 2024-06-28)