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太陽能革命可能即將進入一個更高的階段。德國的研究人員開發出了一種突破性的新型光收集系統，通過吸收整個可見光范圍內的光，可以推動太陽能電池效率的巨大飛躍。 多年來，太陽能技術一直受到一些基本限制的制約。傳統的硅基太陽能電池可以吸收整個可見光譜的光，這固然很好，但它們的吸收能力很"弱"。它們還需要很厚--我們說的是微米級別才能吸收足夠的光子來產生有意義的電能。增加的體積使它們更重、更貴，也更難與建筑物和車輛無縫集成。 另一方面，由有機染料制成的薄膜太陽能電池既便宜又輕便，厚度僅為 100 納米。但它們只能吸收太陽光譜的一小部分，這并不是一個理想的折衷方案。 現在，維爾茨堡大學（University of Würzburg）的科學家們可能已經通過一種新的生物啟發設計破解了這一難題。這項發表在《化學》（Chem）雜志上的研究重點介紹了一種被稱為URPB的新系統，它以植物和細菌的光合觸角為藍本，能有效地捕捉陽光。 不過，URPB 并沒有依賴大自然的復雜機制，而是采用了一種更簡單的結構--四種不同的染料以精確的堆疊配置排列。由于排列得足夠整齊，它可以捕捉紫外線、可見光和近紅外波長的光，而且效率極高。這就是 URPB 名稱的由來。URPB對應于每層可以吸收的四種波長的光：紫外線、紅光、紫光和藍光。 在研究小組的測試中，該系統將整整 38% 的入射光能轉化為有用的能量，這比單個染料本身所能做到的要好得多，單個染料的最大轉化率僅為 3%。 目前的太陽能電池技術正在迅速達到最高效率，而上述研究遠非從電池中榨取更多電力的唯一嘗試。例如，土耳其最近的一項研究分析了一種半球形光伏太陽能電池結構，與平面電池板相比，該結構吸收的光線最多可增加 66%。計算機模擬看起來很有希望，但還需要實際原型驗證。 在此之前的2023年，科學家們試圖通過在傳統硅太陽能電池上添加新的過氧化物層來提高其效率。這種化合物能捕捉不同波長的光，有可能將效率提高到 30% 以上--這是在全球范圍內提高太陽能可行性的關鍵門檻。 |
