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上海交大研究称蝶翅结构让太阳能电池更高效

解放日报 徐敏?? 2009年02月20日 ?? 收藏0
上海交大昨天发布信息,学校一项启迪于蝴蝶翅膀的染料敏化太阳能电池研究,为解决太阳能电池光—电转换效率等瓶颈问题提供了创新思维和实现可能,受到国内外产业界的高度关注。相关论文近日在美国化学学会下属的《材料化学》杂志发表后,被一批国际著名科技网站转载和报道。

作为一种清洁能源,太阳能电池在全球范围内正受到越来越多的关注。继硅系太阳能电池后,染料敏化电池由于成本低、绿色制备工艺等优点,备受瞩目。但是,染料敏化电池较低的光—电转换效率等问题阻碍了其广泛应用。目前,提高转换效率的方法之一是提高电池光阳极的光采集率。如何设计和制备具有高效太阳光采集能力的材料及结构,成为各国科学家攻坚的难题。

上海交大材料科学与工程学院张荻教授领衔的“遗态材料”科研小组,从蝴蝶翅膀的结构得到灵感。自然界的物种经过千百万年自然选择的残酷竞争,已进化出了无数相应的特殊结构。生活在寒带及高纬度地区的蝴蝶,其翅膀鳞片所具有的微结构,有助于个体充分、高效地吸收利用太阳能,以保持其体温,维持其物种的延续。受此启发,研究小组设计了一种全新的具有高光采集效能的太阳能电池的光阳极构件,并对此进行了研究和验证。

科研小组在国际上率先提出,可利用具有精细分级的蝶翅作为模板,来制备染料敏化太阳能电池用的TiO2光采集器件。研究发现,相对于普通的TiO2薄膜,具有蝶翅结构TiO2的光吸收率可提高2倍以上,以此为光阳极,可以大大提高光采集效率,进而有望提高此类太阳能电池的光—电转换效率。


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