3D打印的创新型太阳能电池灵感来源于黑蝴蝶翅膀

来源:3ders.org发布时间:2017-10-19 23:59:59
索比光伏网讯:你一定听说个“蝴蝶效应”这个理论,当大洋的彼岸蝴蝶扇动它的翅膀,在大洋另一端可能会引起另一场飓风。而今天我们讨论的也和蝴蝶有关,那就是来自加州理工学院和德国卡尔斯鲁厄理工学院的一组研究人员从蝴蝶翅膀的结构中获得灵感,设计出可以更有效吸收光和热的创新型3D打印太阳能电池板。


作为清洁和可再生能源的来源,光伏电池已经可以吸收太阳光并转化为电力。这很环保,对我们的气候的影响非常的小,尽管吸收效率有限,这意味着太阳能相对于传统能源来说比较昂贵,并没有像传统能源一样广泛推广使用。薄膜太阳能电池在捕获光线方面尤其缺乏。研究人员一直在寻求改善这种状况,更有效地保护我们的自然环境,有什么比自然世界本身更有吸引力的地方呢?


(图片:Radwanul Hasan Siddique,KIT / Caltech)
这种鳞翅目昆虫家族的成员生长在南亚和东南亚,它具有独特的翼结构,可以参考开发更有效的小型光伏结构性细胞。它的翅膀被微小的鳞片覆盖,可以在各种不同的角度和波长范围内收获阳光。这些发现可能是未来设计微型太阳能电池板的关键,与许多先进的工程研究项目不同,“大自然”母亲免费提供给他们。


加州理工学院的Radwanul Siddique说:“这种蝴蝶翅膀的结构设计基于波峰和小孔同时提供良好的机械稳定性,同时以高效率收获光。”灵感来自蝴蝶的生理和3D打印技术,Siddique和他的团队根据他们的显微图像,决定创建一个昆虫翅膀的虚拟3D模型。然后,他们计算这些3D模型具有的光吸收能力,以便更好地了解它们的光学性质。研究人员让一些太阳能电池从硅树脂中模仿出翅膀的鳞片状纳米孔结构。然后在这些面板上进行测试,与以前的结构相比,光吸收增加了200%。


(图片:Radwanul Hasan Siddique,KIT / Caltech)
研究人员目前正在继续致力于设计光伏吸收器,希望进一步提高光收集能力。 

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201710/20/130662.html

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
新型界面工程方法实现了26.7%的倒置钙钛矿太阳能电池效率来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-11-19 13:37:47

通过进一步分析,科学家发现水平排列的PMEAI抑制了Pb和I空位的缺陷,并诱导钙钛矿/C60界面内建电场的反转,从而最大限度地减少界面复合损失。他们解释说,界面电场被PMEAI反转,从C60指向钙钛矿,显著加速电子提取并抑制复合,从而突破了钝化层对电流密度和填充因子的传统限制。电池在65摄氏度下1500小时后,仍保持97%的初始效率。

新型双功能离子方法实现钙钛矿太阳能电池的全面结晶和缺陷控制来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-11-06 14:16:39

中国几所大学的研究人员报告说,通过引入三氟甲磺酸钠作为双功能离子调节剂,钙钛矿太阳能电池制造取得了进展。本研究建立了一种综合分子水平策略,用于调节钙钛矿体系中的结晶动力学和缺陷化学。NaOTF介导的离子调控框架为高效、长期稳定的钙钛矿太阳能电池的设计提供了一种通用且可扩展的途径,为下一代光电器件中的受控晶体生长和缺陷钝化提供了宝贵的指导。

新型偶极钝化方法使全钙钛矿叠层太阳能电池的效率达到30.1%来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-10-29 14:00:47

同时,偶极钝化有效减轻了叠层器件互连层引入的NBG子电池的接触损耗,在全钙钛矿串联太阳能电池中表现出创纪录的30.6%的PCE。这标志着多晶薄膜太阳能电池的效率首次超过30%。

刘生忠&冯江山AM:哌啶衍生物的通用型3D/2D表面异质结用于高效反式钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-10-24 09:18:22

3D/2D钙钛矿异质结构已成为同时提升钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的有效策略。本研究中国科学院大连化学物理研究所刘生忠和陕西师范大学冯江山等人引入了一种氟化哌啶衍生物——4-三氟甲基哌啶,作为3D钙钛矿的精确表面重构剂。高效电子提取与传输:3D/2D异质结显著提升电子提取效率,降低界面缺陷密度,抑制非辐射复合,使反式PSC效率突破26%,VOC高达1.194V。

新型钝化策略使全无机钙钛矿太阳能电池的效率创历史新高来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-10-15 10:09:15

洛桑联邦理工学院、西北大学、多伦多大学、考纳斯理工大学和横滨东荫大学的研究人员最近实现了全无机钙钛矿太阳能电池有史以来最高的效率之一。这一过程使钙钛矿表面更能抵抗温度、湿度和其他环境条件,从而延长器件的使用寿命。无机钙钛矿太阳能电池可以通过使用二维/三维钙钛矿异质结构的表面钝化而受益。这一方法提高了无机钙钛矿太阳能电池和组件的效率,同时确保其在高温下的稳定运行。

华东师范大学保秦烨AEL:调控3D/2D双层堆叠钙钛矿太阳能电池的异质结能带结构来源:知光谷 发布时间:2025-10-09 15:56:59

3D/2D异质结中的能带失配是导致该类钙钛矿太阳能电池发生非辐射复合的重要原因之一。研究发现,负偶极层可有效消除3D/2D异质结的能带失配,加速电子跨界面传输。最终,实现了超过25%的高效且稳定的转换效率,是目前采用直接沉积2D钙钛矿的3D/2D双层堆叠电池中性能最高的之一。本工作为推动3D/2D异质结钙钛矿电池技术提供了有效的能带管理策略。

新型多功能添加剂可提高锡基钙钛矿太阳能电池的性能来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-08-19 13:43:25

锡基钙钛矿太阳能电池具有多种优势,包括低毒性和接近理想的带隙。为了解决这些障碍,中国常州大学和扬州大学的研究人员重点关注了阻碍锡基钙钛矿太阳能电池性能的两个主要问题:不受控制的结晶和钙钛矿层内Sn的快速氧化。该团队制定了一种策略,通过在锡基钙钛矿中掺入具有多种官能团的添加剂盐酸S-苄基硫脲来提高TPSC的性能。

新型的三重钝化处理方法,有效的提高了室内钙钛矿太阳能电池的性能来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-08-18 13:44:42

早期钙钛矿太阳能电池的一个问题是材料及其与电荷收集层的界面中存在高密度的缺陷,这扰乱了电荷流动并导致能量以热量形式损失。100多天后,新设计的电池保留了92%的性能,而对照设备仅保留了其初始性能的76%。在55°C下连续强光照射300小时的严酷测试中,新型太阳能电池保留了76%的性能,而对照器件则下降到47%。

自组装两亲性分子可实现高性能和坚固的3D钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-08-13 13:50:58

两亲性分子OTAB在3DCsFAMA钙钛矿薄膜上形成自组装层,增强器件性能和长期稳定性。OTAB还提高了表面光滑度、薄膜均匀性,并促进了表面晶体取向。此外,OTAB中的溴离子有效地钝化了缺陷,从而抑制了离子迁移并减轻了非辐射复合。因此,基于OTAB的器件表现出卓越的性能,实现了22.61%的功率转换效率,短路电流密度为25.36mA/cm2,开路电压为1.10V,填充因子为81.36%。

新型涂层可以保护钙钛矿太阳能电池免受恶劣空间条件的影响来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-08-06 13:54:33

“钙钛矿太阳能电池在太空中很有前途,但我们太阳系中的各种辐射源仍然是一个主要威胁—尤其是对使它们工作的有机分子,”萨里大学能源技术讲师、这项研究的合著者JaeSungYun博士说。研究人员认为,这种涂层可以开创太空太阳能的新时代,使其更轻、更便宜、更高效,最终实现更雄心勃勃、更可持续的太空任务。这一发展还可以使致力于建立天基太阳能发电系统以将能量传输到地球的公司受益。

新型二维夹层提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-07-24 13:41:22

随着器件老化,二维夹层会以不同的方式演变,从而改变器件的稳定性。在他们最近的研究中,研究人员开发了一种耐用的二维夹层,以提高2D/3D钙钛矿双层异质结构的效率和寿命。在实验中,他们使用了四种基于甲基铵的溶剂,甲铵是一种常用于生产钙钛矿太阳能电池的阳离子。研究人员发现,所有混合溶剂策略都产生了相纯二维钙钛矿。