加硅藻的太阳能电池更强力
Lough @ 2017.10.25 , 03:00 下午
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硅藻，一种繁衍十分迅速的藻类植物，因为其操纵光的能力而被誉为“大海里的珍宝”。如今，研究人员希望利用它们的光学特性来推动太阳能技术。在Andre Taylor(一位化学与环境工程副教授)的实验室里，硅藻化石被用来解决长期以来一直阻碍着有机太阳能电池发展的设计问题。这一研究成果被发表在《有机电子学》期刊上。
各种水体中甚至树皮上都有大量的硅藻，这种植物有着由纳米二氧化硅构成的骨架。“自然界中存在的这些东西真是太令人惊讶了。”研究的主要作者，Taylor 实验室的一位博士生Lyndsey McMillon Brown说道：“它们能够捕捉并分散光，然后进行光合作用，也就是说我们可以直接使用自然界里的东西——将它们放入太阳能电池中。”
这些微小生物可能对有机太阳能电池(相较于传统太阳能技术，这种技术成本更低)的设计有着独特的价值。因为设计这些电池的一个挑战是，它们需要非常薄的活性层(只有100到300纳米)，而这限制了它们将光能转化为电能的效率。解决这个问题的方案便是嵌入能够吸收与分散光的纳米结构来提高吸收水平，但这对于大规模生产来说太贵了。而这恰恰就是硅藻能够起作用的地方。经过数十亿年的适应性进化，它们已经尽可能优化了吸收光的能力。而且它们是自然界中最常见的浮游植物，这就意味着它们很便宜。
Taylor的研究小组与来自NASA、普林斯顿大学和林肯大学的合作者齐心协力，将硅藻分散在太阳能电池的活性层上。通过这样做，他们减少了活性层所需的材料数量，但保持了相同的电力输出水平。
“在研究中，我们弄清楚了要放多少硅藻化石才能够起到增强的作用。”McMillon Brown说道：“这十分有意义，因为我们之前使用的活性层材料非常罕见的材料，这就意味着它们的价格十分高昂。”
虽然一开始硅藻对于活性层来说太过庞大了，但是仅仅通过简单的研磨工艺就解决了这个问题。McMillon Brown说道：“加入硅藻并没有打乱现有的工序，因为这种做法没有增加任何挑战，就只是对现有有机太阳能电池的一个简单补充。”
而Taylor表示，再经过一些调整后，结果可能会更好。Taylor说道：“我们可以使用不同种类的硅藻并对其进行适当的调整，还可以使用一些更好的供体-受体聚合物来获得更高的性能。”
McMillon Brown还表示，当她第一次接触到硅藻的时候，她感觉硅藻似乎就是为了她的研究而生的。对此她说道：“我的专业是仿生学，所以我一直在寻找自然界中还没有被发现的新模式和新结构，因为我相信大自然能够帮助我们解决所有的工程问题，但是我们必须靠自己找到那些方法。”
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