光能捕獲型「量子光電池」預告太陽能新時代的來臨

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透過量子物理學和生物學領域的結合,受到光合作用的啟發,研究人員開發出更有效的太陽能電池。

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由於目前的太陽能電池浪費大約80%的能量吸收,來看未來的創新方法能對整體乾淨能源的追求提供什麼,會是很有趣的事。

量子物理學符合光合作用

藉由自然建立模型,科學再一次達到技術的一個里程碑。研究人員藉由研究植物的光合作用,設計出一種新型的高效率光電池。

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加州大學河濱分校(University of California, Riverside)的物理學與天文學助理教授Nathan Gabor主持一項研究,這項研究是受到一個提到為什麼植物是綠色的簡單問題所激勵。這項研究最終導致一項探索,來模仿植物有效收集來自太陽能的能力,無論陽光是如何的不穩定。

利用物理學的背景來解決生物學的問題,Gabor和他的團隊設計出一種量子熱引擎光電池(quantum heat engine photocell),能夠調節能量轉變,而不需要外部控制。它靠自己來做,就像植物所做得一樣。他們的研究發表在奈米通信(Nano Letters)期刊

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根據美國物理學學會(American Physical Society)量子熱引擎(quantum heat engine,QHE)主要用於冰箱,而且是熱機器(thermal machine),它的運作物質是量子物體。這個團隊能夠應用這個引擎來調節電池的能量流。

在過程中,研究小組發現,在調節能量吸收方面,吸收綠光並不能產生任何幫助,這可以解釋為什麼綠色植物在自然界中被廣泛地看到。

太陽能電池做得更好

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目前太陽能電池的主要問題是大約80%的太陽能量被浪費掉,這是因為太陽能電池受到能力限制,無法快速調節陽光的瞬間波動。這個要求現有的太陽能電池來處理太陽能波動的過程,涉及到一個電壓轉換器和反饋控制器的系統,造成它們很難跟得上能量波動,結果造成浪費到的能源。

隨著世界移向乾淨能源,大量研究正致力於找到最簡單、最有效的能源,對環境影響最小。陽光是最豐富的來源之一,有效的收集能量將徹底改變如何滿足我們的能源需求。

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來源:Futurism