耶魯研究團(tuán)隊利用遍地的“硅藻”材料提升有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2017-10-20
核心提示：
此前，為了解決太陽能收集器的采集效率低問題，加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊利用培育的細(xì)菌高效得將光能轉(zhuǎn)化為乙酸，然后再將乙酸轉(zhuǎn)化為需要的燃料等。雖然乙酸的用途十分廣泛，但是依然存在局限性，如當(dāng)需要將光能轉(zhuǎn)化為電能，利用此法就會顯得得不償失了。
硅藻在世界各地的海洋和淡水中非常普遍，因而成本非常低，所以它們成為改善光伏發(fā)電的理想選擇。
此前，為了解決太陽能收集器的采集效率低問題，加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊利用培育的細(xì)菌高效得將光能轉(zhuǎn)化為乙酸，然后再將乙酸轉(zhuǎn)化為需要的燃料等。雖然乙酸的用途十分廣泛，但是依然存在局限性，如當(dāng)需要將光能轉(zhuǎn)化為電能，利用此法就會顯得得不償失了。
與伯克利分校研究團(tuán)隊異曲同工，耶魯?shù)囊粋€研究團(tuán)隊也利用生物來解決光吸收問題，他們使用稱為硅藻的微小化石生物來提高有機(jī)太陽能電池的光吸收率。
硅藻是一組浮游植物，因?yàn)樗鼈兊牟Ａ疃趸枘z殼可以抓取光，所以它通常被稱為“海洋寶石”。值得注意的是，硅藻在世界各地的海洋和淡水中非常普遍，因而成本非常低，所以它們成為改善光伏發(fā)電的理想選擇。
對此，研究的主要作者LyndseyMcMillon-Brown說：“在自然界中，很多事情是非常驚人的，藻類的材料可以幫助捕獲和散射光，幫助藻類進(jìn)行光合作用，所以我們可以直接利用大自然中的一些東西，并把它放在太陽能電池中。”
有機(jī)光伏太陽能電池具有由有機(jī)聚合物制成的活性層，這意味著它們比常規(guī)太陽能電池便宜，但它們的轉(zhuǎn)換效率不太高，主要因?yàn)槠溆性磳臃浅１?，通常需要小?00納米，因此這限制了轉(zhuǎn)換效率。
此前，為了克服這個原因，工程師們嘗試嵌入可以更有效地捕獲光的納米結(jié)構(gòu)，但這些材料成本很高。
因此耶魯大學(xué)的研究團(tuán)隊將目光轉(zhuǎn)向了大自然，他們發(fā)現(xiàn)硅藻可以有效散射光，所以研究人員想看看它們是否可以作為這些散射材料的低成本“替代材料”。實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過將地下化石化的硅藻嵌入細(xì)胞的活性層，發(fā)現(xiàn)它們可以減少所需的其他材料的數(shù)量，同時仍然產(chǎn)生相同的電量。
對其的應(yīng)用，McMillon-Brown表示：“我們知道材料的正確濃度是什么，以及需要利用的材料量來讓太陽能電池轉(zhuǎn)換效率獲得增強(qiáng)，這是非常有益的，因?yàn)閼?yīng)用過程中只需要使用活性層材料，而無需額外的加工技術(shù)，為現(xiàn)有商業(yè)化有機(jī)太陽能細(xì)胞提供了便利。”
對于該研究，雖然研究成果的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)很高，但是研究人員仍然表示，他們希望對之進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。在散射光下，不同種類的硅藻或許比其他物質(zhì)更好，但是可以將它們與細(xì)胞活性層中的不同聚合物結(jié)合，以找到具有更好效率的組合。