高效率太陽能電池靈感來自玫瑰花瓣

德國卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology;KIT)的科學家從玫瑰花瓣中找到了靈感——他們發現玫瑰花瓣中的表皮細胞具有更好的抗反射的功能,能夠用於提高有機太陽能電池的效率。 在發表於《先進光學材料》(Advanced Optical Materials)期刊的研究報告——「花的力量:利用植物的表皮結構提高薄膜太陽能電池的光線採集」(Flower Power: Exploiting Plants' Epidermal Structures for Enhanced Light Harvesting in Thin-Film Solar Cells)中,研究人員詳細描述如何使用聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)模塑玫瑰花瓣的表皮細胞,在複製其結構後將這些模具壓印至光學膠中,使其直接固化至有機太陽能電池。 在進行此實驗之前,KIT光技術研究所(LTI)、微結構技術研究所(IMT)、應用物理研究所(APH)以及動物學研究所(ZOO)的研究人員們已經先針對不同植物物種表皮細胞的光學特性與抗反射效果進行研究。他們發現,這些特性在玫瑰花瓣的表現更好。在電子顯微鏡下進一步檢視,研究人員發現玫瑰花瓣的表皮呈現密密麻麻的微結構與不規則排列,研究人員因此決定將它壓印到太陽能電池的表面。 20160628_PV_NT02P1 在透明層上複製玫瑰花瓣的表皮結構,然後整合於太陽能電池前端 這個看似簡單的圖案轉移結果,為垂直入射光帶來了更高12%的電力轉換效率,以及在很淺的入射角時更進一步提高效率 複製的玫瑰花瓣表皮細胞,表現出優越的全向抗反射特性,不僅能減少表面反射至低於5%的值,同時,每一個複製的表皮細胞就像是微透鏡一樣,可在太陽能電池中擴展光學路徑,從而提高了光子可被吸收的機率。 研究人員認為,這項新發現適用於任何太陽能電池技術,此外,他們也看好進一步結合其他植物的表面特性以實現最佳化。

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