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日常科学

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马克·巴尔多(Marc Baldo)向藻胆体发光

哈米什·约翰斯顿(Hamish Johnston)

It’匹兹堡一个沉闷的早晨—新闻室窗户外的景色是生锈的铁路高架桥,灰色的人行道,山丘上覆盖着无叶的棕色树木,还有一片蓝天。

但是,随着城市在地中海强度的阳光下沉没,几个月后这里会变得阴冷而朦胧。您可能会认为这将使匹兹堡成为部署太阳能电池板的理想场所(至少在夏季)—但是存在一个问题,所有的雾霾都使得将阳光聚焦到高性能光伏上变得困难。

这种聚焦是必要的,因为很难用半导体制造大面积的光伏器件。材料和工艺昂贵,制造大尺寸无缺陷的设备是棘手的,这会降低其效率。

一种解决方案是简单地使用透镜和/或反射镜的光学系统将光聚集在光伏电池上。问题是这样的系统必须精确地跟踪太阳—当它潜入阴霾时,很难做到。

更好的方法是从自然界中获取提示并捕获漫射光,然后将其集中在有效的光伏上。但是,就像大多数仿生一样,这说起来容易做起来难。

麻省理工学院今天早上’s 马克·巴尔多 通过他在实验室中采用的多种方法与我们进行了交谈。似乎最成功的一种方法是使用包含荧光染料的玻璃板。阳光通过宽边进入印版并导致染料发光。然后,这些光沿着板传播到一个边缘,在该边缘可以进入光伏。

优点是,板的宽大侧面捕获的大部分光会重新发出,因为光会通过更小的边缘离开板—将其集中在可以通过较小的光伏将其转化为电能的位置。

但是,Baldo和他们的团队必须巧妙地设计染料中的能级,以确保发往光伏的光不会被重新吸收,并最终从板中散射出去。

这是使用称为藻胆体的分子完成的—参与光合作用的蛋白质。

希望这将使巴尔多’的设备更像植物—不是固态的半导体—通过分离光吸收和电荷产生的功能。

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