上海交大研究稱蝶翅結(jié)構(gòu)讓太陽能電池更高效

        上海交大昨天發(fā)布信息，學(xué)校一項(xiàng)啟迪于蝴蝶翅膀的染料敏化太陽能電池研究，為解決太陽能電池光—電轉(zhuǎn)換效率等瓶頸問題提供了創(chuàng)新思維和實(shí)現(xiàn)可能，受到國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。相關(guān)論文近日在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)下屬的《材料化學(xué)》雜志發(fā)表后，被一批國(guó)際著名科技網(wǎng)站轉(zhuǎn)載和報(bào)道。

        作為一種清潔能源，太陽能電池在全球范圍內(nèi)正受到越來越多的關(guān)注。繼硅系太陽能電池后，染料敏化電池由于成本低、綠色制備工藝等優(yōu)點(diǎn)，備受矚目。但是，染料敏化電池較低的光—電轉(zhuǎn)換效率等問題阻礙了其廣泛應(yīng)用。目前，提高轉(zhuǎn)換效率的方法之一是提高電池光陽極的光采集率。如何設(shè)計(jì)和制備具有高效太陽光采集能力的材料及結(jié)構(gòu)，成為各國(guó)科學(xué)家攻堅(jiān)的難題。

        上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院張荻教授領(lǐng)銜的“遺態(tài)材料”科研小組，從蝴蝶翅膀的結(jié)構(gòu)得到靈感。自然界的物種經(jīng)過千百萬年自然選擇的殘酷競(jìng)爭(zhēng)，已進(jìn)化出了無數(shù)相應(yīng)的特殊結(jié)構(gòu)。生活在寒帶及高緯度地區(qū)的蝴蝶，其翅膀鱗片所具有的微結(jié)構(gòu)，有助于個(gè)體充分、高效地吸收利用太陽能，以保持其體溫，維持其物種的延續(xù)。受此啟發(fā)，研究小組設(shè)計(jì)了一種全新的具有高光采集效能的太陽能電池的光陽極構(gòu)件，并對(duì)此進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。

        科研小組在國(guó)際上率先提出，可利用具有精細(xì)分級(jí)的蝶翅作為模板，來制備染料敏化太陽能電池用的TiO2光采集器件。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于普通的TiO2薄膜，具有蝶翅結(jié)構(gòu)TiO2的光吸收率可提高2倍以上，以此為光陽極，可以大大提高光采集效率，進(jìn)而有望提高此類太陽能電池的光—電轉(zhuǎn)換效率。