科学家受树叶光合作用启发研制新型高效太阳能电池

电力18讯：杨孝文 任秋凌

    据澳大利亚广播公司4日报道，澳大利亚研究员表示，模仿植物中的叶绿素创造的合成分子，据此也许有一天能研制出高效的太阳能电池。

    由悉尼大学的马克斯・克鲁斯雷教授领导的分子电子学科研组，最近在罗马举行的国际卟啉和酞菁染料大会上提出了他们的研究成果。克鲁斯雷说：“经过数百万年的演变，自然能很有效的捕获到光并把它转化成能量。我们正在设法模仿自然的光合作用方式。”

    叶子利用体内排列密集的叶绿素分子将光能转变成电能，然后再转变成化学能。促成叶绿素这一功能的必不可少的元素是色素卟啉，它位于镁离子的中心。克鲁斯雷和他的科研组已经制造出叶绿素(在光合作用中居于首要地位)的合成形式，它能将光能转化成电能。与自然状态下一样，当这些合成分子密集的排列在一起，它们就会一致行动，有效的收集太阳光子。克鲁斯雷说：“必须有很多这种合成分子，因为如果只有一个分子，它的作用效率是非常低的。”

    研究员制造了一个形状像足球的合成叶绿素分子。它有一个树状大分子支架，是一个由碳、氢、氮合成的高度分岔的纳米聚合体。粘附在树状大分子上的是捕获光的色素卟啉的人工合成版本。一种被称作“巴基球”的球形碳分子坐落在卟啉之间，从收集到的太阳光子中吸收电子。

    克鲁斯雷和他的科研组已经利用合成叶绿素建造一个有机太阳能电池的雏形。它以自然释放为基础，他们希望最终能制造出比现有太阳能电池更有效的电池。绿叶能有效的将30%-40%的光能转变成电能，而通常以硅元素为基础的太阳能电池只能有效的将12%的光能转变成电能。

    克鲁斯雷说：“我们已经拥有了模仿光电设备或太阳能电池的主要成分。从长远来看，我们必须设法生产出一种能像薄薄的一层油漆那样，简单的涂抹在屋顶上的东西。”他表示，科研组还希望能制造出存储装置，用来代替以金属为基础的电池。

    克鲁斯雷说，当用来吸收太阳光的分子不是太大时，才能最有效的将光能转变成电能。这种分子的理想直径大约是它吸收的光的半个波长，他认为是300-800纳米的可见光。克鲁斯雷说：“你的材料不能制作的太稠密，因为那样光线就无法通过它。”他表示，有很多科研组织都在利用纳米技术创造更有效的太阳能电池。“它是一个非常热门的话题，”克鲁斯雷说，“因此人们都竭尽全力，利用各种新奇的纳米材料和方法，以便让以太阳能为基础的电力生产获得更高的效率。”