3D列印的身體,黑蝴蝶的靈魂:新型光伏電池

2021-02-24 三迪時空聚焦3D列印

聽說過蝴蝶效應嗎?一隻蝴蝶在地球的一端煽動翅膀,在地球的另一端引起了颶風。 最近,一項有關蝴蝶的3D列印的研究項目驚動了環保界,看到這裡也許有人會問,蝴蝶也可以保護環境?其實這隻蝴蝶什麼也沒有做,它只是默默地給了科學家靈感而已。

加州理工學院和德國卡爾斯魯厄理工學院的研究人員從黑蝴蝶翅膀上找到靈感,設計出高效吸收光和熱的新型3D列印光伏電池。於是,「兼具蝴蝶的靈魂和3D列印的身體的光伏電池」應運而生。

光伏電池以清潔、可再生的能源為來源,可以吸收太陽光並將其轉化為電力。儘管吸收效率不甚理想,但畢竟環保,所以還是值得提倡的。然而,很多光伏電池收集光能的能力並不理想,尤其是薄膜太陽能電池,在捕獲光線方面十分缺乏。研究人員一直在努力改善這種狀況,希望能夠更好地保護自然環境。

(圖片:Radwanul Hasan Siddique,KIT / Caltech)

黑蝴蝶是鱗翅目昆蟲家族的一員,生長在南亞和東南亞,結構獨特:翅膀被微小的鱗片覆蓋,可以在各種不同的角度和波長範圍內收集陽光。

相關研究人員表示:「這種蝴蝶翅膀是波峰和小孔的結構,機械穩定性高,收集光的能力也十分高效。」他們用顯微圖像創建了昆蟲翅膀的虛擬3D模型,計算出這些3D模型的光收集性能數據並分析其光學性質,然後在光伏電池中添加仿生鱗片狀納米孔結構。經檢測,應用這種結構的新型光伏電池的光收集效率相比傳統光伏電池提高了200%。

(圖片:Radwanul Hasan Siddique,KIT / Caltech)

目前,研究人員正在設計光伏吸收器,希望能夠進一步提高光伏電池的光收集能力。

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