3D打印的创新型太阳能电池灵感来源于黑蝴蝶翅膀

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？



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％。


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。