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看见这些花没?科学家用它来优化太阳能电池

德国科学家从玫瑰花中获得灵感,发现玫瑰花瓣中的表皮细胞具有更好的反射功能,可用于提高太阳能电池效率……

德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology;KIT)的科学家从玫瑰花瓣中找到了灵感——他们发现玫瑰花瓣中的表皮细胞具有更好的抗反射的功能,能够用于提高有机太阳能电池的效率。

在发表于《先进光学材料》(Advanced Optical Materials)期刊的研究报告——“花的力量:利用植物的表皮结构提高薄膜太阳能电池的光线采集”(Flower Power: Exploiting Plants' Epidermal Structures for Enhanced Light Harvesting in Thin-Film Solar Cells)中,研究人员详细描述如何使用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)模塑玫瑰花瓣的表皮细胞,在复制其结构后将这些模 具压印至光学胶中,使其直接固化至有机太阳能电池。

在进行此实验之前,KIT光技术研究所(LTI)、微结构技术研究所(IMT)、应用物理研究所(APH)以及动物学研究所(ZOO)的研究人员们已经先针 对不同植物物种表皮细胞的光学特性与抗反射效果进行研究。他们发现,这些特性在玫瑰花瓣的表现更好。在电子显微镜下进一步检视,研究人员发现玫瑰花瓣的表皮呈现密密麻麻的微结构与不规则排列,研究人员因此决定将它压印到太阳能电池的表面。
2016062-PV-1在透明层上复制玫瑰花瓣的表皮结构,然后整合于太阳能电池前端

这个看似简单的图案转移结果,为垂直入射光带来了更高12%的电力转换效率,以及在很浅的入射角时更进一步提高效率。

复制的玫瑰花瓣表皮细胞,表现出优越的全向抗反射特性,不仅能减少表面反射至低于5%的值,同时,每一个复制的表皮细胞就像是微透镜一样,可在太阳能电池中扩展光学路径,从而提高了光子可被吸收的机率。

研究人员认为,这项新发现适用于任何太阳能电池技术,此外,他们也看好进一步结合其他植物的表面特性以实现优化。
20160613-ESMC-1

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Julien Happich
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