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[導(dǎo)讀]美國研究人員9日表示,他們找到了利用硅藻類生命結(jié)構(gòu)開發(fā)最新太陽能電池技術(shù)的途徑。相比目前的硅基太陽能電池,利用新技術(shù)制作的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更為簡單。 硅藻這種微小的單細(xì)胞海洋生命體在地球上已經(jīng)存活了至少

美國研究人員9日表示,他們找到了利用硅藻類生命結(jié)構(gòu)開發(fā)最新太陽能電池技術(shù)的途徑。相比目前的硅基太陽能電池,利用新技術(shù)制作的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更為簡單。 

 

硅藻這種微小的單細(xì)胞海洋生命體在地球上已經(jīng)存活了至少1億年,它們是海洋中眾多生命食物鏈的基礎(chǔ)。此外,受其堅(jiān)硬硅外殼的吸引,人們正在不斷地將其作為開發(fā)納米結(jié)構(gòu)的新途徑。 

 

美國俄勒岡州立大學(xué)化學(xué)工程教授格雷格·羅爾熱表示,現(xiàn)存的大多數(shù)太陽能電池技術(shù)都基于硅材料,它們的能力已幾乎被開發(fā)到了極限,因此其他太陽能技術(shù)將有更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。 

 

染料敏化太陽能電池技術(shù)就是其中一種,它使用環(huán)保材料并可在較低的光照條件下正常工作。然而,在目前制造的染料敏化太陽能電池中,人們較難獲得光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體。 

 

利用生物學(xué)而非傳統(tǒng)的半導(dǎo)體生產(chǎn)方式,俄勒岡州立大學(xué)和波特蘭州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出了制作染料敏化太陽能電池的新方法。新開發(fā)的制造方法與舊方法的不同之處在于幾個(gè)獨(dú)特的步驟,同時(shí)新電池具有提供更多電能的潛力。 

新的制造方法基于硅藻類生命體,這些極小單細(xì)胞硅藻具有人們所需的納米結(jié)構(gòu)外殼。為制造染料敏化太陽能電池,研究人員先讓硅藻“定居”在透明的導(dǎo)電玻璃板面上,然后去掉構(gòu)成硅藻生命的有機(jī)物質(zhì),僅留下它們微小的硅殼構(gòu)成所需的模板。 

 

研究人員接著用一種生物制劑將溶解的鈦沉積在模板硅殼中,獲得了微小的二氧化鈦納米粒子,這些粒子形成的薄膜與染料敏化太陽能電池中的半導(dǎo)體具有相同的作用。于是,他們利用自然生物體輕而易舉地獲得了傳統(tǒng)染料敏化太陽能電池中難以獲得的半導(dǎo)體,同時(shí)用料簡便且價(jià)格低廉。 

 

羅爾熱表示,常用的薄膜光合成染料從陽光中獲得光子傳遞給二氧化鈦產(chǎn)生電。然而,在新技術(shù)生產(chǎn)的電池中,光子在硅藻殼中多次反彈,結(jié)果是產(chǎn)生電能的效率更高。他表示,研究人員目前雖還沒有完全了解此過程的物理特性,但是它的有效性卻十分明顯。除代替半導(dǎo)體的新材料呈簡單薄層結(jié)構(gòu)外,硅藻殼的小孔似乎增加了光子與染料間的相互作用,從而促進(jìn)了光電轉(zhuǎn)換,提高了電能輸出。 

 

雖然利用新技術(shù)制造染料敏化太陽能電池的成本要略高于現(xiàn)有生產(chǎn)同類電池的成本,但是研究人員相信,最終產(chǎn)出的電能有望高出現(xiàn)在電池3倍。 

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