感谢苍蝇,为太阳能电池的完美革新立下汗马功劳
斯坦福大学的科学家们将微型太阳能电池打包在一起,就像昆虫复合眼睛里的微型透镜一样,可以为新一代的高级光电技术铺平道路。
在一项新的研究中,斯坦福团队使用了昆虫启发的设计来保护一种被称为钙钛矿的脆弱光伏材料,暴露在高温,潮湿或机械压力下时,它会不断恶化。研究结果发表在《能源与环境科学》(E&ES)上。
"钙钛矿是一种极具前景的低成本材料,它可以将阳光转化为电能,就像传统太阳能电池一样,问题是,钙钛矿非常不稳定,而且也很脆弱。它们几乎无法在制造过程中存活,更不用说在环境中持久耐用了。"
大多数太阳能设备,如屋顶板都使用平面设计,但这种方法对钙钛矿太阳能电池并没有很好的效果。"钙钛矿是我们实验室历史上测试过的最脆弱的材料,这种脆性与钙钛矿的脆性,盐状晶体结构有关,它具有类似于食盐的机械性质。"为了解决持久性问题,斯坦福团队转向了大自然。
"我们的灵感来自于苍蝇的复眼,它由数百只细小的分割眼睛组成。有着非常漂亮的蜂窝状,内置冗余,如果失去一个部分,成百上千其他部分就会运作起来,成为彼此的支架墙。研究人员利用复眼作为模型,制造了一个复合太阳能电池,一个巨大的钙钛矿微细胞组成,每一个都包裹在一个六边形的支架上。
研究人员解释称:"支架是由一种廉价的环氧树脂制成,在微电子工业中被广泛使用,对机械应力有很强的抗压能力,抵抗力也很强。"在研究中进行的测试表明,脚手架对钙钛矿转化成电能的能力几乎没有影响。 "我们从一个平面太阳能电池中得到的每一个微小的钙钛矿细胞几乎都拥有相同的能量转换效率。因此,抗折性显著增强,同时也没有对效率产生不好的影响。"
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