研究人员称新型光收集系统可吸收整个可见光范围内的光 彻底改变太阳能现状

多年来，太阳能技术一直受到一些基本限制的制约。传统的硅基太阳能电池可以吸收整个可见光谱的光，这固然很好，但它们的吸收能力很"弱"。它们还需要很厚--我们说的是微米级别才能吸收足够的光子来产生有意义的电能。增加的体积使它们更重、更贵，也更难与建筑物和车辆无缝集成。

另一方面，由有机染料制成的薄膜太阳能电池既便宜又轻便，厚度仅为 100 纳米。但它们只能吸收太阳光谱的一小部分，这并不是一个理想的折衷方案。

现在，维尔茨堡大学（University of Würzburg）的科学家们可能已经通过一种新的生物启发设计破解了这一难题。这项发表在《化学》（Chem）杂志上的研究重点介绍了一种被称为URPB的新系统，它以植物和细菌的光合触角为蓝本，能有效地捕捉阳光。

不过，URPB 并没有依赖大自然的复杂机制，而是采用了一种更简单的结构--四种不同的染料以精确的堆叠配置排列。由于排列得足够整齐，它可以捕捉紫外线、可见光和近红外波长的光，而且效率极高。这就是 URPB 名称的由来。URPB对应于每层可以吸收的四种波长的光：紫外线、红光、紫光和蓝光。

在研究小组的测试中，该系统将整整 38% 的入射光能转化为有用的能量，这比单个染料本身所能做到的要好得多，单个染料的最大转化率仅为 3%。

目前的太阳能电池技术正在迅速达到最高效率，而上述研究远非从电池中榨取更多电力的唯一尝试。例如，土耳其最近的一项研究分析了一种半球形光伏太阳能电池结构，与平面电池板相比，该结构吸收的光线最多可增加 66%。计算机模拟看起来很有希望，但还需要实际原型验证。

在此之前的2023年，科学家们试图通过在传统硅太阳能电池上添加新的过氧化物层来提高其效率。这种化合物能捕捉不同波长的光，有可能将效率提高到 30% 以上--这是在全球范围内提高太阳能可行性的关键门槛。