蝴蝶的翅膀激发了一种新型太阳能电池的灵感,这种太阳能电池的收集效率是以前的两倍,并且有朝一日可以改善我们的太阳能电池板。
太阳能电池板通常由厚的太阳能电池制成,并以一定角度放置,以便在太阳全天移动时获得最多的光线。只有纳米厚的薄膜太阳能电池具有很大的潜力。这些更便宜、更轻,但由于效率较低,我们通常只在手表和计算器中使用它们,而不是太阳能电池板。科学家们研究了玫瑰蝴蝶的黑色翅膀,并复制了这种结构以制造出更高效的薄太阳能电池。与其他类型的电池不同,这些电池无论从哪个角度都可以吸收大量光线,而且制作起来也很容易。结果发表在《科学进展》杂志上。
玫瑰蝴蝶原产于东南亚。因为它是冷血动物,需要阳光才能飞行,所以它的黑色翅膀已经进化到非常善于吸收能量。耶鲁大学生物学教授Vinod Saranathan在一封电子邮件中告诉The Verge:“真正有趣的是,由于数百万年的选择而进化出这些复杂结构的蝴蝶,其性能仍然远远超过我们的工程学。” (萨拉纳坦没有参与这项研究。)
为了弄清楚为什么这些蝴蝶如此高效,由加州理工学院生物工程师Radwanul Siddique领导的科学家们在电子显微镜下观察了翅膀,并创建了翅膀纳米结构的 3D 模型。翅膀由覆盖在随机间隔孔中的微小鳞片制成。这些洞不到百万分之一米宽,它们有助于散射光线并帮助蝴蝶吸收热量。
Siddique 说,这些洞的大小、分布和形状都是随机的。使用计算机模型,该团队发现位置和顺序对于吸收光很重要,但形状并不重要。接下来,他们使用具有相同类型孔的极薄氢化非晶硅片创建了类似的结构。
Mathias Kolle说:“我认为有趣的是观察潜在生理概念然后采用这些概念并在一个看起来不太像蝴蝶的结构中模拟它们,但具有相同物理特性的出色方法,”麻省理工学院的一位工程教授,他没有参与这项研究。他补充说,设计需要按比例缩放,但论文中讨论的制造技术相对简单。(西迪克说制作这些床单只花了大约 10 分钟。)
大多数太阳能电池板都以一定角度放置,这意味着它们会在几个小时内产生大量电力,而在其余时间则不多。使用 Siddique 技术的太阳能电池板可以全天产生更多电力。尽管 Siddique 现在在加州理工学院,但他将这项研究作为他在德国的博士工作的一部分,他的旧实验室的一些成员已经获得了德国研究基金会的资助,用于研究太阳能电池和 LED。
联系客服