自然界的前輩們與光伏那些千絲萬縷的故事

太陽能光伏發展過程中，提高太陽能電池的轉換效率一直是科研人員不懈奮鬥的目標。而在自然界，動物、植物、微生物對於陽光的轉換利用常常超出人類的想像。這些自然界的前輩們，在技術應用上曾給予我們哪些想法？各位隨小編一起來看看。

植物系列

1. 綠藍藻

英國科學家曾嘗試將綠藍藻列印在紙上，製作成微型生物太陽能電池板。噴上綠藍藻的生物電池不僅能在光線下工作，於黑暗中也能生產少量電力，約能持續100個小時。

雖然壽命短，但該技術並不被指望取代傳統技術或應用於大規模的電力生產。這種生物電池最大的優點在於可進行生物降解，對環境很友好；此外低功率的輸出使其更適合用在小而美的設備上。

2. 玫瑰花

圖片來源：Pixabay，BY ADGraphics

德國卡爾斯魯厄理工學院和巴登符騰堡州太陽能與氫能研究中心組成的科學團隊通過電子顯微鏡發現，看似光滑的玫瑰花瓣實際上表皮布滿密密麻麻的隨機凸起結構。這種結構有助於玫瑰花吸收更多光線而不是將光反射出去。

研究人員以玫瑰花瓣表皮的結構製作了一層與玫瑰花瓣具有相同紋理結構的透明薄膜，並將其覆蓋在現有的太陽能電池上。實驗發現，覆蓋薄膜的太陽能電池能有效降低表面的反射值：垂直射入的光線轉換效率能提升12%，而以傾斜角度射入的光線轉換效率更高，能達到44%。

3. 苔蘚

西班牙加泰羅尼亞高級建築學院的學生提出以苔蘚為介質打造一個光伏發電系統。一個苔蘚發電單位即為一個生物電運行系統，由陽極生物材料（苔蘚）、陽極、陰極、陰極催化劑、允許正電荷從陽極生物材料向陰極轉移的「鹽橋」組成。一個苔蘚發電單位面積為100×100毫米，一單位的發電量為0.35伏特。雖然這一系統的發電量十分有限，但仍能為一些小型電器供電。

4. 其他應用

美國麻省理工學院、田納西大學以及瑞士聯邦理工學院的研究人設法利用植物製作太陽能光伏電池。其原理是從植物中提取光合作用分子並使分子保持穩定，隨後將它們塗在玻璃基板上。玻璃基板上塗有納米線和二氧化鈦，有助於把光子轉換成電子，隨後將電子導出形成電流。

科研人員希望該技術最終能製成一包廉價的化學混合物。對於使用者來說，只需要找到農業廢物或綠草屑，將他們與化學混合物攪拌均勻，塗到玻璃板上就能實現發電。

圖片來源：Pixabay，BYmilivanily

動物系列

1. 紅珠鳳蝶

研究者 Radwan Siddique發現紅珠鳳蝶的翅膀上隨機分布著尺寸、形狀都不規則的晶格結構。在顯微鏡下，研究人發現這些奈米晶格結構的開頭小於1微米，能從不同角度散射和吸收不同波長的光。

如果將這一結構應用到太陽能電池上，由於小孔的存在，能增加光從極端角度照射進來的吸收量，因此能多吸收2~3倍的光，同時由於接收陽光的時間變長，因此可以產出更多電力。經過實驗，鱗片狀納米孔結構能增加200%的光吸收率。

圖片來源：Pixabay，BYStockSnap

2. 東方大黃蜂

東方大黃蜂身上有一種叫黃蝶呤的天然色素，能自然地將太陽光轉化成能量，可謂是自然界中最好的太陽能板。英國與以色列科學家將太陽能電池板的電極浸入黃蝶呤溶液中，發現電池效率有所提高（不到1%）。

3. 飛蛾

飛蛾眼睛中的深黑色內部結構是自然界中反射最少的表面。科學家認為太陽能電池表面光反射越少，能轉變的電就越多。日本科學家根據飛蛾眼睛的這一結構，利用丙烯酸樹脂薄膜加以複製。實驗表明，具有這一薄膜的太陽能電池能提高6%的效率。

4. 昆蟲複眼

昆蟲複眼是由大量微小的六邊形眼面夠成，呈蜂窩狀結構，每個眼面周圍都有起保護作用的支架。斯坦福大學研究人員借鑒這種結構，將大量微型鈣鈦礦電池組合成蜂窩狀的大型電池，克服了鈣鈦礦材料脆弱易損壞的特點，且基本不影響其光電性能。

微生物系列

圖片來源：Pixabay，BY kkolosov

美國賓漢姆頓大學和紐約州立大學研發出一種微型生物太陽能電池。這種電池通過微生物晝夜循環的光合作用和呼吸作用提供可再生清潔能源。這項技術對於資源受限或偏遠地區運行的定點照護醫療診斷設備而言顯得尤為關鍵。

本文由集邦新能源網EnergyTrend綜合整理。祝各位新年萬事勝意！

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