硅藻【zǎo】在世界【jiè】各地的海洋和淡水【shuǐ】中非常普遍,因而【ér】成本非常低,所以它们【men】成为【wéi】改善光伏发电的理想选择。

此前,为了解【jiě】决太【tài】阳【yáng】能【néng】收集器的采集效率低问题,加州大学伯克利【lì】分校的研究【jiū】团队利用培育的细菌高效得将光能转化为【wéi】乙酸,然后【hòu】再将乙酸转化为需要的燃料等。虽【suī】然乙酸的用途【tú】十【shí】分广泛,但是依【yī】然存在局限性,如当【dāng】需【xū】要【yào】将【jiāng】光能转化为电能,利用此法【fǎ】就会【huì】显得【dé】得不偿失了【le】。

与伯克【kè】利【lì】分校研究团队异曲同工,耶鲁的一个研究团队也【yě】利用生物【wù】来解决【jué】光吸收【shōu】问题,他们使用称【chēng】为硅【guī】藻的微小【xiǎo】化【huà】石生物来提高有机太阳能电池的光吸收率。

硅藻是一组浮【fú】游植物,因为它们的【de】玻璃【lí】状二氧化硅胶【jiāo】壳可以抓【zhuā】取光,所以它通【tōng】常被称【chēng】为“海洋宝石”。值【zhí】得注【zhù】意的是,硅藻在世界各地的海洋和淡水中非常【cháng】普遍,因而成【chéng】本【běn】非常低,所以【yǐ】它【tā】们成为【wéi】改善【shàn】光伏【fú】发电的【de】理想选择。

对此,研【yán】究的【de】主【zhǔ】要作【zuò】者Lyndsey McMillon-Brown说【shuō】:“在自然界中,很多事情是非常惊人【rén】的【de】,藻类的材【cái】料可以帮【bāng】助捕获和散【sàn】射光,帮助藻类进行光【guāng】合作用,所以我们可以直接【jiē】利【lì】用大自然中的一些东西【xī】,并把它放在太阳能【néng】电池中。”

有机光伏太阳能电池具有由有机聚【jù】合物制成的活【huó】性层,这意味着它们比常规太【tài】阳能电【diàn】池便宜【yí】,但它们【men】的转换效率【lǜ】不太【tài】高,主要因为其有【yǒu】源层非常薄,通【tōng】常需要小【xiǎo】于300纳米,因【yīn】此这限制了转【zhuǎn】换效率。

此【cǐ】前,为了【le】克服这个原因,工程师们尝试嵌入可以更有效【xiào】地捕获【huò】光【guāng】的纳米【mǐ】结【jié】构【gòu】,但这些材料成本很高【gāo】。

因此【cǐ】耶鲁大学的研究【jiū】团队将目光转向了【le】大自然,他们发现硅藻可以有效散射光【guāng】,所以研究人员【yuán】想看看它们【men】是【shì】否可以作为这些散射材【cái】料的低成本【běn】“替【tì】代材料”。实验中【zhōng】,研究人【rén】员通过【guò】将地下化石化的【de】硅藻嵌入细胞的活性层,发现它们可【kě】以减少所需的【de】其他材料的数量,同时【shí】仍【réng】然产生相同的电量。

对【duì】其【qí】的应【yīng】用【yòng】,McMillon-Brown表示:“我们【men】知道材料的正确浓度【dù】是什么,以【yǐ】及需要【yào】利用的材料量来让太【tài】阳能电池转换效率获得增强【qiáng】,这是非常【cháng】有益的,因为应用过程中只需【xū】要使用活性层【céng】材【cái】料,而无需额【é】外的加工技术,为现有商业化有机太阳能细胞【bāo】提供了【le】便利【lì】。”

对于该研【yán】究,虽然研究成果的转【zhuǎn】换效率已经很高,但是研究【jiū】人员仍然表示,他们希望对之进行进【jìn】一步的优化【huà】。在散射光【guāng】下,不【bú】同种类的硅藻【zǎo】或许比其【qí】他物【wù】质更好【hǎo】,但是可以将它们与细胞活【huó】性层【céng】中【zhōng】的不同聚合物结合,以找【zhǎo】到具有更【gèng】好效【xiào】率【lǜ】的【de】组合。