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巨蚌性能优于太阳能电池,可转换 67% 的太阳光

五彩斑斓的开口激发了材料研究的灵感。(图片来源:youtube/耶鲁大学)
五彩斑斓的开口激发了材料研究的灵感。(图片来源:youtube/耶鲁大学)
通过有针对性的光散射和适应相应的光照条件,海洋生物将大部分光线转化为可用能量。未来太阳能模块的典范。
Renewable Science

在菲律宾以东近 1000 公里(600 英里)的西太平洋帕劳就能看到这一奇观。在这个偏远的岛屿世界里,自然生态系统在很大程度上得到了保护,其中包括一种能发出彩虹色光芒的砗磲。

不过,这并不是像萤火虫那样的生物发光,而是光被吸收并几乎完全转化后的残余微光。这是生活在贻贝中的共生藻所需要的。

它们之所以能生活在这里,是因为贻贝的特殊结构--所谓的虹彩细胞--确保了这些藻类的可用光量大大增加。这些特殊的细胞排列成细长的通道。光线在这些通道中被散射,然后大部分被吸收。

一个合理的技巧进一步提高了效率

耶鲁大学的一个研究小组耶鲁大学的一个研究小组现在已经能够为这一系统建模,并计算出相关的量子效率。该值表示入射光子可转化为电子的比例。复制品的效率值达到了 43%,比热带树叶的效率值高出三倍。

不过,贻贝更进一步。根据当时的光照条件、入射角度、一天中的时间和云层覆盖情况,它可以拉伸和收缩带有虹膜细胞的通道。

考虑到这一点,新的量子效率计算显示出令人印象深刻的 67%。三分之二的光线可以被利用。这让我们看到了太阳能电池组件中还蕴藏着巨大的潜力,而且可以在非常不寻常的地方找到解决方案,甚至是在西太平洋上一个受到威胁的天堂。

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Mario Petzold, 2024-07-11 (Update: 2024-08-15)