硅【guī】藻【zǎo】在世界各【gè】地的海洋和淡水中非【fēi】常普遍,因而成本非常【cháng】低【dī】,所以它们成为改善光伏发电的理想选择。

此前,为了解【jiě】决【jué】太【tài】阳能收集器的【de】采集效率低问题【tí】,加州大学【xué】伯【bó】克利分校的研究团队利【lì】用培育的细菌高效得将光能【néng】转化为乙酸,然后再将【jiāng】乙酸转化为需要的燃料【liào】等。虽然乙酸的用途十【shí】分【fèn】广泛【fàn】,但是依然存【cún】在局【jú】限【xiàn】性,如【rú】当需要将【jiāng】光能转化为【wéi】电【diàn】能,利用此法就会显得得不偿【cháng】失了。

与伯克利分【fèn】校【xiào】研究团队异曲同工,耶【yē】鲁的一【yī】个研究团队【duì】也利用生物来解决光吸收问题【tí】,他【tā】们使用称为硅藻的微【wēi】小【xiǎo】化石生物【wù】来提高有机太阳能电池的光吸收率。

硅藻【zǎo】是一组浮游植物,因为【wéi】它们的【de】玻璃【lí】状二氧化硅胶壳可以抓取光,所以它通常被称为“海洋宝石”。值得【dé】注【zhù】意的是【shì】,硅藻在世界各地【dì】的海洋和淡水中【zhōng】非常普【pǔ】遍,因而成本非常低,所以它们【men】成为改善【shàn】光伏【fú】发电的理想【xiǎng】选【xuǎn】择。

对此,研究的主【zhǔ】要作【zuò】者【zhě】Lyndsey McMillon-Brown说:“在自然界中,很多事情是非【fēi】常惊人的,藻类的材料可以帮【bāng】助捕【bǔ】获和散射光,帮【bāng】助藻【zǎo】类【lèi】进行光合作用,所以我们可以直接利用大自【zì】然中的一些东西,并把它放【fàng】在太阳能电池【chí】中【zhōng】。”

有机光伏【fú】太阳能电池具有由有机【jī】聚合物制成的活性【xìng】层,这意味【wèi】着【zhe】它【tā】们比常规【guī】太阳能电池【chí】便宜,但它们的转换效率【lǜ】不太高,主要因为其有【yǒu】源层非常薄【báo】,通常需要小【xiǎo】于300纳米,因此【cǐ】这限制了转换效【xiào】率。

此前,为了【le】克服【fú】这个原因【yīn】,工程师【shī】们【men】尝试嵌入【rù】可以更有效地捕【bǔ】获光的纳【nà】米结构,但这些材料成本很高。

因【yīn】此耶鲁大学的研究【jiū】团队将目光转向了大自然,他们发现硅藻可以有效散射光,所以研【yán】究人【rén】员【yuán】想看看它们是【shì】否可【kě】以【yǐ】作为这些散射材【cái】料的【de】低【dī】成本“替代材【cái】料”。实验中,研究人员通【tōng】过将地下化石化的硅藻嵌入细【xì】胞【bāo】的活【huó】性层,发现它【tā】们【men】可以减少所需的其他材料【liào】的【de】数量,同【tóng】时仍然【rán】产生相同的电量。

对其的【de】应用,McMillon-Brown表【biǎo】示:“我们【men】知【zhī】道材料的【de】正确浓度是什【shí】么,以及需要利用的材料量来让太阳【yáng】能电池转换效率获【huò】得增强,这是非常有【yǒu】益的【de】,因为应用【yòng】过【guò】程中只【zhī】需要使用活性层材料,而无【wú】需额外的加工技术【shù】,为现有【yǒu】商业【yè】化有机太阳能细【xì】胞【bāo】提供了便利。”

对【duì】于该研究,虽然研究成果的转换效【xiào】率已经很高,但是研究【jiū】人员仍然表示,他们希望对【duì】之进行进一步的优【yōu】化。在【zài】散【sàn】射光【guāng】下【xià】,不同【tóng】种类的【de】硅藻或许比其他【tā】物质更好,但是【shì】可以将它们与细胞活性层中的不同【tóng】聚合物结合,以找到具【jù】有【yǒu】更【gèng】好效率的【de】组合。