臺北市
35°
( 37° / 33° )
氣象
2024-07-03 | 科技島

創新太陽光收集系統 全色光捕獲天線



創新太陽光收集系統 全色光捕獲天線


來自德國的研究團隊模擬了自營細菌與植物的光合作用模型,開發出了一種創新的光捕獲天線系統。該系統利用了有機染料的高吸收係數,可以吸收大量的全光譜可見光,並將能量集中在一個相對較薄的吸收層中。


編譯/高晟鈞




來自德國朱利葉斯·馬克西米利安大學(JMU)的研究團隊模擬了自營細菌與植物的光合作用模型,開發出了一種創新的光捕獲天線系統。該系統利用了有機染料的高吸收係數,可以吸收大量的全光譜可見光,並將能量集中在一個相對較薄的吸收層中。





創新太陽光收集系統 全色光捕獲天線
有國外研究團隊開發出,創新太陽光收集系統全色光捕獲天線。示意圖。(圖/123RF)



更多新聞: 太陽能電池革新 有機染料助攻效能飆升




太陽能技術的瓶頸




為了盡可能有效地將陽光轉化為電能或其他形式的能源,建立高效率的光採集系統非常重要。理想情況下,吸收的光譜包含全色光,即含有全光譜的可見光。




其中一個存在於大自然的例子便是植物與自營細菌們。這些生物會捕捉全色光用於光合作用。然而,這種系統十分複雜,涉及了多種不同色素來傳輸吸收光的能量,並將其聚焦在中心點。




迄今為止,人類所開發的光捕獲系統有許多缺點。矽基無基半導體雖然可以吸收全色光,但吸收的能量相當為弱。為了吸收足夠的光能,需要微米級的厚矽層,使得太陽能電池相對龐大且笨重。另一方面,適用於太陽能電池的有機染料雖然相對較薄,厚度僅約100奈米,卻無法吸收較寬光的光譜範圍,因此效率並非特別高。




四種染料的巧妙排列




研究團隊所設計的創新光捕獲天線名為URPB,由四種不同的部花青(Merocyanine)染料組成。URPB的四個字母便分別代表了四種吸收不同光波長的染料:U代表紫外線(Ultraviolet),R代表紅色(Red),P代表紫色(Purple),B則代表藍色(Blue)。透過摺疊、緊密的特殊分子排列,該光捕獲天線可以實現超快速、有效率的能量傳輸。




研究團隊進一步透過名為「螢光驗證」的技術,測量該捕獲系統能以螢光形式發射多少能量。結果顯示,該系統可以將寬光譜範圍內38%的照射光能轉換為螢光。有趣的是,四種染料本身的轉化率不到1%,至多達到3%。因此,染料分子的正確組合和空間排列是影響吸收與轉化效率的關鍵。




資料來源:TechXplore



這篇文章 創新太陽光收集系統 全色光捕獲天線 最早出現於 科技島 | 掌握科技脈動 引領科技未來

最新科技新聞

延伸閱讀