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光能捕获型量子光电池预告太阳能新时代的来临

透过量子物理学和生物学领域的结合,受到光合作用的启发,研究人员开发出更有效的太阳能电池。

光能捕获型量子光电池预告太阳能新时代的来临

由于目前的太阳能电池浪费大约80%的能量吸收,来看未来的创新方法能对整体干净能源的追求提供什么,会是很有趣的事。

量子物理学符合光合作用

藉由自然建立模型,科学再一次达到技术的一个里程碑。研究人员藉由研究植物的光合作用,设计出一种新型的高效率光电池。

光能捕获型量子光电池预告太阳能新时代的来临

加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的物理学与天文学助理教授Nathan Gabor主持一项研究,这项研究是受到一个提到为什么植物是绿色的简单问题所激励。这项研究最终导致一项探索,来模仿植物有效收集来自太阳能的能力,无论阳光是如何的不稳定。

利用物理学的背景来解决生物学的问题,Gabor和他的团队设计出一种量子热引擎光电池(quantum heat engine photocell),能够调节能量转变,而不需要外部控制。它靠自己来做,就像植物所做得一样。他们的研究发表在纳米通信(Nano Letters)期刊。

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根据美国物理学学会(American Physical Society),量子热引擎(quantum heat engine,QHE)主要用于冰箱,而且是热机器(thermal machine),它的运作物质是量子物体。这个团队能够应用这个引擎来调节电池的能量流。

在过程中,研究小组发现,在调节能量吸收方面,吸收绿光并不能产生任何帮助,这可以解释为什么绿色植物在自然界中被广泛地看到。

太阳能电池做得更好

光能捕获型量子光电池预告太阳能新时代的来临

目前太阳能电池的主要问题是大约80%的太阳能量被浪费掉,这是因为太阳能电池受到能力限制,无法快速调节阳光的瞬间波动。这个要求现有的太阳能电池来处理太阳能波动的过程,涉及到一个电压转换器和反馈控制器的系统,造成它们很难跟得上能量波动,结果造成浪费到的能源。

随着世界移向干净能源,大量研究正致力于找到最简单、最有效的能源,对环境影响最小。阳光是最丰富的来源之一,有效的收集能量将彻底改变如何满足我们的能源需求。

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