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美开发出吸光性能更好的太阳能电池

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来源: 作者: 2019-05-16 21:38:18

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把电影刻在太阳能电池板上?这看似无厘头乃至有点疯狂的想法,却让几位研究太阳女人应该怎么喝红糖
能电池的科学家尝到了甜头。日前,来自美国西北大学的一个研究小组称,受蓝光电影压缩和刻录技术的启发,他们开发出一种吸光性能更好的太阳能电池。更加有趣的是,他们还发现,该技术对刻录的内容并不敏感,无论是成龙的《超级警察》还是皮克斯出品的《玩具总动员》,都能很好地提高太阳能电池对光线的吸收能力。相关论文发表在11月25日出版的《自然·通讯》杂志上。

领导此项研究的美国西北大学材料与工程学副教授黄嘉兴(音译)说:“此前我们就有一种预见,蓝光光盘对提高太阳能电池的效力或许有所帮助。令人欣喜的是,之后的实验真的证实了这一点。”

在太阳能电池领域,已知的是:如果在太阳能电池表面增加一些独特的纹理或图案就能将光线有效地分散开来,从而提高吸光效力。为此,科学家长期以来都在本钱与效能之间寻求平衡,希望找到一种最易实现、效果好的纹理。而西北大学的新发现正是通过这一渠道来实现的。

不管CD、DVD还是蓝光光盘都是一种数据的紧缩和存储技术,不同的是蓝光光盘的数据密度更高,存储的数据更多。蓝光光盘以波长为405纳米的蓝色激光光束来进行读写操作,DVD和CD采用的则是波长为650纳米和780纳米的红色激光。激光将这些由0和1组成的二进制编码刻录在塑料碟片上,形成一个个的崛起或凹陷。这些突出和凹陷正形成了黄嘉兴团队所需要的“图案”。而最终选择蓝光的原因在于,经过对各种算法的分析,黄嘉兴团队发现,更高的压缩比算法和准随机数据存储模式,让刻下的图案更符合太阳能电池对吸光的需求。蓝色激光在波长为150到525纳米范围内,产生了更多的凹凸,事实证明在所有光谱范围内这类图案对光线的捕获能力都十分理想。

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组织11月26日(北京时间)报道称,在实验中,黄嘉兴团队将蓝光版《超级警察》作为蚀刻对象,将整部光盘上的图案复制到了一块聚合物太阳能电池上。结果发现,在吸光吸能上,采取随机图案的太阳能电池优于没有图案的普通太阳能电池,而“《超级警察》版太阳能电池”又比随机图案的要好。经测定采用蓝光电影版太阳能电池对光线的多频吸收能力达到了21.8%。

另外,研究人员还对包括动作电影、电视剧、纪录片、动画片和黑白影像在内多种内容的蓝光光盘进行了测试,结果发现内容并不重要。所有成品蓝光光盘都能一样出色地增强太阳能电池对光线的吸收。

黄嘉兴说:“除了改善聚合物太阳能电池的性能外,新技术同样适用于其他各种太阳能电池。这让人相当意外,但最让人激动的是:这项研究让我们感受到了纳米光子学与材料科学这个交叉学科的巨大魅力。”

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