耶鲁大学的研究人员展示了如何利用硅藻化石(硅藻土)来促进太阳能技术的发展。天富注册

 

硅藻是一种可以大量繁殖的藻类，因其操纵光线的能力而被称为“海洋的宝石”。现在，研究人员希望利用这一特性推动太阳能技术的发展。

 

在化学与环境工程副教授安德烈·泰勒的实验室里，硅藻化石被用来解决一个长期困扰有机太阳能电池发展的设计问题。他们的研究成果发表在《有机电子》杂志上。

 

丰富的硅藻存在于各种水中，甚至树皮中，其骨架由纳米二氧化硅或玻璃制成。“这些东西在自然界中存在，真是令人惊讶，”泰勒实验室的博士生、这项研究的主要作者Lyndsey McMillon-Brown说。“它们帮助藻类捕捉和散射光线进行光合作用，这样我们就可以直接使用来自大自然的东西，并将其放入太阳能电池中。”

 

这些小生物可能被证明对有机光伏太阳能技术的设计特别有价值，这是一种比传统太阳能技术成本更低的选择。然而，设计这些设备的一个挑战是，它们需要非常薄的有源层(100到300纳米)，这限制了它们将光转化为电的效率。纠正这种情况的方法包括嵌入纳米结构，捕捉和散射光线，以增强吸收水平。然而，这些方法对于大规模生产来说过于昂贵。

 

这就是硅藻可以帮助的地方。经过数十亿年的适应性进化，它们已经适应了光的吸收。浮游植物是自然界中最常见的一种，它们价格便宜，几乎随处可见。这个研究团队，包括来自美国宇航局、普林斯顿大学和林肯大学的合作者，将硅藻分散在太阳能电池的活性层中。通过这样做，他们减少了活性层所需的材料数量，但保持了相同的电输出水平。

 

麦克米伦-布朗说:“我们能够看到正确的浓度是多少，以及我们需要把多少这种材料放入我们的太阳能电池以获得增强。”“这是非常有益的，因为我们使用的活性层材料非常昂贵，而且非常罕见。”

 

虽然硅藻最初对于活性层来说太大了，但他们能够通过简单的研磨过程解决这个问题。麦克米伦-布朗说:“它没有中断我们现有的处理步骤，所以它不会增加任何复杂性或挑战，而且绝对可以成为现有商业化有机太阳能电池的一个简单补充。”

 

麦克米伦-布朗和泰勒说，经过一些调整，可能会得到更好的结果。天富注册

“我们可以使用不同种类的硅藻，并将其调整到合适的大小，我们也可以使用一些更好的给体-受体聚合物，以实现更高的性能，”泰勒说。

 

麦克米伦-布朗说，她一了解硅藻，就觉得它们很适合她的研究。

 

她说:“我的工作是仿生学，所以我一直在观察自然界现有的模式和结构。”“我们一直在寻找大自然的新模式，因为我们相信大自然能解决我们所有的工程问题——我们只需要找到解决方案。”

 

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