叶片仿生学启发的动力太阳能电池

以普林斯顿大学为首的一组科学家仅通过对表面进行纹理处理以模仿典型叶子的皱纹就可以使柔性塑料太阳能电池的发电量提高47％。仿生方法已为基于聚合物的太阳能电池提供了一种低成本，美观的解决方案，该解决方案制造成本相对较低，但不具备典型硅太阳能电池的效率优势。

海军和空军支持太阳能研究

到现在为止，当美国国防部积极向太阳能和其他低成本，可靠的化石燃料替代品过渡时，美国海军和美国空军提供资金支持普林斯顿仿生研究就不足为奇了。国家科学基金会也参与其中，宾夕法尼亚大学为这项研究做出了贡献。

塑料太阳能电池效率不断提高

众所周知，与硅太阳能电池相比，聚合物（又称塑料）太阳能电池效率低下，但是它们缺乏冲压能力，因此弥补了柔韧性，耐用性轻巧，尤其是低制造成本。

最近，聚合物太阳能电池的效率已逐渐接近商业可行性水平。在一项新的开发中，加州大学洛杉矶分校的一个团队实现了10.6％的效率，使其达到10-15％的理想范围。进行了进一步的调整，这项技术即将实现—普林斯顿大学的研究小组认为，他们的仿生解决方案可以应用于几乎所有类型的塑料太阳能电池。

仿生太阳能电池解决方案

在普林斯顿大学的一份报告中，研究团队的首席研究员岳岳霖（Yueh-Lin Loo）解释了仿生溶液背后的简单原理。操纵表面以创建类似于叶片中的通道：

“在平坦的表面上，光线被吸收或反射回来。通过添加这些曲线，我们创建了一种波导。这导致光被吸收的机会更大。”

模仿自然创造光通道

实际上，折叠技术涉及复杂的数学练习。该团队利用航空航天工程实验室开发了一种技术，该技术可将不同程度的应力引入液体照相胶粘剂层。根据液体干燥的速度，形成浅的皱纹和较深的通道或褶皱。

研究小组发现，将皱纹和褶皱混合在一起的效果要好于只用一个或另一个将表面纹理化。实际上，在光谱的长（红色）端，纹理表面的性能甚至比研究人员预测的还要好。对于传统的太阳能电池而言，在这一端的吸收是一个特殊的挑战，并且带纹理的表面使吸收率提高了约600％。

根据Loo的说法，尽管花哨的数学运算非常实际，但实际的制造过程仍可用于商业开发，特别是对于便携式太阳能应用，例如太阳能背包和其他可穿戴物品，这对美国军方越来越感兴趣。

图片：弗兰克·沃西乔夫斯基（通过普林斯顿大学）。

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