藍光光碟造太陽能電池

藍光光碟以提供高存儲容量和高品質影音著稱。不過最近，美國西北大學材料科學與工程系黃嘉興副教授的研究團隊發現，只用藍光光碟看片實在太屈才了———他們將電影藍光光碟上存儲數據的圖案，印在太陽能電池片上，結果電池片能夠吸收更多的光，轉化效率(光能轉化為電能)一下提高了22%。這項研究發表在雜志《自然·通訊》上。

黃嘉興的團隊嘗試過各種藍光光碟，無論是何種視頻內容，都可以提高太陽能電池的光吸收率，其秘密在電影藍光光碟的蝕刻圖案上。

藍光光碟中的秘密

研究發現，提高光吸收率的秘密就藏在藍光光碟的信息代碼中———藍光光碟和普通DVD光碟的原理相似，燒錄時會在光盤上蝕刻長短不同的訊坑，代表二進制的“0”和“1”。在讀取數據時，激光照射到不同的訊坑上反射不同的激光，光監測器由此讀取數據。

藍光光碟在刻錄數據時，采用的數據處理算法有兩個特點：壓制二進制的視頻信息時，“0”和“1”是隨機排列的;為了防止光盤受到劃痕或者指紋的傷害，在燒錄光盤時，每隔幾個有效字節就要加入一段重復的錯誤控制代碼。

隨機代碼與有規律的錯誤控制代碼組成的紋路，使藍光光碟上形成了一種特殊的圖案———準隨機圖案。再加上藍光光碟上的這些小坑要比普通DVD密集得多，代表“0”和“1”的訊坑長度分別為150納米和525納米，這種尺寸的納米結構恰好非常適合用來捕獲整個太陽光譜的光。

準隨機圖案的神奇

為什么印有準隨機圖案的電池片，就比隨機圖案或未經處理的電池片轉換效率高呢?研究者將規則圖案、隨機圖案、準隨機圖案和藍光光碟上的圖案進行對比。

通過實驗，研究者發現，準隨機圖案十分接近藍光光碟圖案，兩者幾乎能把所有的光點“套住”，而規則圖案基本不能，完全隨機的圖案也漏掉不少。

所以，藍光光碟的圖案能幫助太陽能電池吸收更多的光。

怎么造

太陽能電池中，負責捕捉光子的是激活層。激活層的納米機構會影響吸收光的能力。研究人員先剝離藍光光碟上層的塑料層，用有機硅材料覆蓋在光盤上“刻”印章，然后將印章壓在事先準備好的激活層上。利用這種方法，研究人員將有機電池的轉換效率提升了將近22%。

在太陽能電池研究領域中，研究人員為了增加電池的轉換效率，一直在尋找各種方法改善電池片表面結構，而且還要盡量降低制作成本。做一個準隨機圖案的納米結構模板很麻煩，而藍光光碟正好提供了現成的模板，因此黃嘉興團隊的制作方法不僅有效提高了電池轉換效率，而且生產成本也很低———找張光盤就行。

　　離子加農炮

造太陽能電池

致力研發太陽能及半導體超薄硅片技術的美國Twin Creeks公司透露，他們已經研發出一種太陽能電池，價格比當今世上最便宜產品的還低一半，更妙的是，太陽能電池是用粒子加速器制造出來的。

據悉，該公司的“亥伯龍神3”粒子加速器，通過發射氫離子轟擊硅板來制造非常薄的太陽能電池的硅晶片。

目前來看，幾乎所有的太陽能電池板都是把一大個晶體硅塊切割成200微米厚的硅片，加上電極板，用玻璃蓋封裝，然后放到一個有太陽的地方，通過光電效應(當光子撞擊硅，就激發出電子，產生了電，光能轉化成電能)發電。這種方法有兩大弊端：就像劈砍木材時會產生木屑一樣，當把晶體硅塊分割成200微米的晶體硅片時，也會產生“硅屑”，造成浪費，而且這種浪費接近50%;另外，即使厚度小于200微米，表面上電池板還能運作得很好，但是硅片卻因為太薄而變得易碎甚至破裂。

“亥伯龍神3”粒子加速器把氫離子發射到這些硅片上。嚴格控制加速器的電壓，發射氫離子使之聚集到硅片表面20微米深處。由機械手把這些硅片運輸到一個熔爐中，硅片表面的氫離子在熔爐中被加熱成氫氣，這樣就把20微米厚的硅層就分離出來了。用金屬做襯底，使其變得不易碎。剩下的硅片，又可以供粒子加速器的再一次發射氫離子使用。將厚度變成了原來的1/10，減少硅片的浪費。

　　樹木

造太陽能電池

來自喬治亞理工學院和普渡大學的研究人員開發出新型的高效太陽能電池，制作電池的材料來源于自然植物，比如隨處可見的樹木。同時，這些太陽能電池在使用壽命結束后，只要把它們泡在水里就行，就能快速實現回收再利用。

研究人員稱，這種有機太陽能電池的功率轉換效率達到了2.7%，遠超其他使用可再生原材料作為基板的太陽能電池。

研究人員說，用來裝配太陽能電池的纖維素納米晶體基板是光學透明的，這使得光線可以穿過它們后，再被一層纖薄的有機半導體吸收。在回收再利用的環節上，只要在室溫下將太陽能電池浸入水中，僅需幾分鐘，該基板就會溶解，而電池本身則可以被輕松的分離出來。

　　光纖

造太陽能電池

一個由世界各國工程師、物理學家和化學家組成的團隊制造出世界首款光導纖維太陽能電池。這些光導纖維的直徑比人的頭發絲還要細，而且柔軟可彎曲，同時具備太陽能電池的發電能力。

美國軍方已經對這款奇妙的產品產生興趣，準備將其作為軍用服裝的混織纖維，未來的美國大兵很可能會穿著一身電池上戰場。

據了解，這種太陽能電池本質是玻璃質光纖，科學家們使用高壓化學氣相沉積技術，將n、i、p型非晶硅植入光纖，賦予它太陽能電池的功能。從功能上說，植入了非晶硅的光纖和普通太陽能電池并無不同。不同之處在于，人們在制造傳統太陽能電池時將非晶硅附在平面玻璃基板之上，制成產品自然與玻璃一樣堅硬;而光導纖維太陽能電池在植入硅時，突破了平面的限制，也因為材料的不同獲得了柔軟的特性。

研究人員表示，他們已經制成了“數米長的光纖太陽能電池”，并且他們的新技術能夠制備“十米以上長度的光纖太陽能電池”。如果光纖太陽能電池的長度能達到此量級，剩下的問題就是將其織入衣物中。

這些光纖太陽能電池還有很多值得探討的功能。正因為它突破了平面的硅附著方式，所以這種太陽能電池沒有正反面之分，任何角度的光照都能產生電能，也不會隨著光照角度的變化而衰減效率。