為光伏發(fā)電捕捉陽光 將陽光更有效轉(zhuǎn)化成電能

太陽一小時(shí)向地球提供的能量足夠人類使用一年，然而，目前利用起來的太陽能占全球電力消費(fèi)總量的比例勉強(qiáng)也只有1%。很多研究人員都在努力研究太陽能電池，讓太陽光可以更加有效的轉(zhuǎn)化成電能。

雖然一些專家試圖用光電化學(xué)（PEC）電池將其變成燃料，但令人失望的是，轉(zhuǎn)化的過程大多都被證明太復(fù)雜且效率低。然而，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究室的研究員FlorentBoudoire和ArturBraun認(rèn)為他們已經(jīng)找到了改善這一現(xiàn)象的方法了。

Boudoire先生和Braun博士感興趣的光電化學(xué)電池是用太陽光將水分解為氫氣和氧氣，他們是通過采用光電極來將太陽光轉(zhuǎn)換成電能從而創(chuàng)建出一個(gè)可以在水中運(yùn)行的電路，然后通過電解產(chǎn)生氣體。研究員使用的電池通常是采用氧化鐵和氧化鎢做材料來進(jìn)行光捕獲的。其中，氧化鐵可以吸收可見光，而氧化鎢可吸收紫外線。此外，氧化鎢具有很高的折射率，這意味著一旦光在氧化鎢板的內(nèi)側(cè)，由于全內(nèi)反射這一現(xiàn)象的存在，光將來回反彈而很難逃脫，這也將大大提高被吸收地機(jī)會(huì)。因此，在氧化鐵和氧化鎢的配合下，可以捕獲到35%的入射太陽光。

以上的理論聽起來非常出色，但是由于氧化鐵導(dǎo)電能力非常差，因此將以上的想法轉(zhuǎn)化到實(shí)際設(shè)備上時(shí)，效果還是非常不理想。除非裝置是在非常薄的形式下，才能提高氧化鐵的導(dǎo)電性，遺憾的是，這樣就又不能吸收足夠的太陽光來更好地分解水了。解決這個(gè)問題的其中一個(gè)辦法是，用光刻技術(shù)重新塑造其組件，并摻雜其他材料改變其導(dǎo)電性能來提高電池光吸收能力。雖然辦法可行，但成本太高，Boudoire先生和Braun博士找到了一個(gè)更加廉價(jià)的辦法。

這個(gè)辦法就是將氧化鎢變成直徑為幾百納米的球體，然后上面覆蓋上一層薄薄的氧化鐵。這項(xiàng)研究也將在英國(guó)皇家的學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》上發(fā)表。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以將內(nèi)部反射能力提高到最大化，還可以在氧化鐵和氧化鎢的交界處讓反射光被氧化鐵吸收。而最重要的是，研究員們已經(jīng)找到了怎樣才能更加廉價(jià)地創(chuàng)造出這個(gè)設(shè)計(jì)的方法。

首先，研究員們將鎢酸銨溶液與聚合物混合創(chuàng)建一個(gè)懸浮塑料液滴，并且讓每個(gè)液滴內(nèi)都含有鎢酸銨，然后將這些混合物噴灑到一塊玻璃上，并讓它干燥；接下來研究員們用烤箱將這塊玻璃加熱，將塑料蒸發(fā)出去，從而讓這些液滴轉(zhuǎn)化成氧化鎢微球；最后，在表面噴灑大量的硝酸鐵溶液并再次加熱，從而形成氧化鐵覆蓋物。

這個(gè)辦法不僅能夠更好地吸收太陽光，還能將它轉(zhuǎn)化成電能。從以上分析可看出該技術(shù)非常易于推廣，這意味著用這種方法制成的光電化學(xué)電池可以在工業(yè)水平上普及。而由此產(chǎn)生的氫氣可以用于燃料被出售或者本地儲(chǔ)存，當(dāng)太陽能不可用時(shí)，用于夜晚燃燒發(fā)電。

令人驚訝的是，研究員們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些實(shí)驗(yàn)完成后，自然卻狠狠地打敗他們了。這些電池的微觀結(jié)構(gòu)——球形光收集器，完全類似于蛾眼睛內(nèi)部發(fā)生的活動(dòng)。這些已經(jīng)進(jìn)化到能夠收集到盡可能多的光，以便于保證夜晚可以看得見的同時(shí)，為避免被捕食者發(fā)現(xiàn)，能夠盡可能少的將光反射出去的動(dòng)物，同樣也擁有微小的吸收光球體。

這猶如人們常說的，世界上本來就沒有什么新鮮事，都是前人作過的。