淘汰藍黑！美科學家：太陽能電池板做成綠色，能效更高

有沒有想過，太陽能電池板為什麼只有黑色或者藍色？當然，答案很簡單，這是因為太陽能面板所採用的材料晶體硅和碲化鎘是藍色或者黑色。但是，一個來自美國加州大學的科學家團隊的最新實驗結果表明，太陽能電池板如果做成綠色，將會得到更高能效。





（加州大學量子力學開放實驗室 來源：NewScientist）

從植物顏色獲取靈感


加州大學助理教授 Nathan Gabor 在一次偶然的情況下，得到了這個想法。「在一次學術研討會上，我陷入沉思，物理學家總是能夠解釋為什麼天空是藍色的，於是我想，為什麼植物是綠色的呢？」

Gabor 發現，對於這個問題，儘管學界有不少設想，然而沒有一個能夠被證實是正確的。

一般情況下，如果一株植物想盡可能吸收太陽能，吸收太陽光譜中的綠色光是最佳選擇，因為太陽光中綠光的能量最高。然而，絕大多數植物並不吸收綠光，而是反射綠光，這是因為「在太陽光譜裏，綠光很多，但很不穩定。對植物而言，它們並不喜歡綠光，因為綠光很難穩定地轉化能量。」

對於綠光，植物是拒絕的，它們將綠光反射掉，所以植物看起來都是綠色的。

太陽能電池板做成綠色的原因

綠色的植物反射太陽光中的綠光，目的是希望穩定地轉化能量，這無疑與太陽能電池板所面臨的困境極為相似：因無法穩定地轉化電能，從而影響發電效率。

眾所周知，太陽能電池發電的過程往往是這樣的：當太陽能電池裏的分子吸收太陽光時，某些電子的能量等級開始提升。分子並不能控制這些能量，所以它將電子轉移到不同的分子，從而形成電流。如果電流不穩定，那發電效率則無從談起。
Gabor 教授認為，太陽光線中的綠光非常充裕，然而對植物或者太陽能電池來講，綠光並不受歡迎。電池板在某種特定波長吸收的光線越多，信號就越波動，從而讓吸收能量變得低效。總之，綠光雖強，但極不穩定，太陽能面板如果想要提高效率，必須避開綠光。

與此同時，Gabor 和他的團隊認為，提高太陽能電池發電效率的最佳途徑是吸收兩種不同顏色的太陽光，並且兩種顏色都不要包含綠色。

實驗結果

根據此種理論，他們設計了一種太陽能電池，該電池能避開太陽光線中的綠光。

在實驗中，他們發現，當不同波長的太陽光數量發生改變時，太陽能電池吸收一種光線多，而另一種光線少，從而實現了能量的穩定輸出。

最終，該電池實現了有效調節自身能量的輸入與輸出，起到提高太陽能電池板發電效率的效果。實驗結果與他們此前的預測驚人一致。

這篇有意思的論文叫《綠色量子光電池中能量流的自然調控》，已發表在頂級科技期刊《美國化學協會雜誌》（ACS Journal）的納米研究板塊。
在第四能源看來，如果該太陽能電池最終能從實驗室走向市場，那麼在不遠的將來，我們所見到的太陽能電池板可能就不再是黑色或者藍色，而是像植物一樣的綠色了。

**本文作者張龍華，文章首發第四能源（微信號：FourthEnergy），轉載請與作者取得聯繫。

題圖來自ACS Journal。




資料來源：TECH2IPO