把藍(lán)光電影刻在太陽(yáng)能電池板上

　　把電影刻在太陽(yáng)能電池板上?這看似無厘頭甚至有點(diǎn)瘋狂的想法，卻讓幾位研究太陽(yáng)能電池的科學(xué)家嘗到了甜頭。日前，來自美國(guó)西北大學(xué)的一個(gè)研究小組稱，受藍(lán)光電影壓縮和刻錄技術(shù)的啟發(fā)，他們開發(fā)出一種吸光性能更好的太陽(yáng)能電池。更為有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對(duì)刻錄的內(nèi)容并不敏感，無論是成龍的《超級(jí)警察》還是皮克斯出品的《玩具總動(dòng)員》，都能很好地提高太陽(yáng)能電池對(duì)光線的吸收能力。相關(guān)論文發(fā)表在11月25日出版的《自然·通信》雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的美國(guó)西北大學(xué)材料與工程學(xué)副教授黃嘉興(音譯)說：“此前我們就有一種預(yù)感，藍(lán)光光盤對(duì)提高太陽(yáng)能電池的效率或許有所幫助。令人欣喜的是，之后的實(shí)驗(yàn)真的證實(shí)了這一點(diǎn)。”

在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，已知的是：如果在太陽(yáng)能電池表面增加一些獨(dú)特的紋理或圖案就能將光線有效地分散開來，從而提高吸光效率。為此，科學(xué)家長(zhǎng)期以來都在成本與效能之間尋求平衡，希望找到一種最易實(shí)現(xiàn)、效果好的紋理。而西北大學(xué)的新發(fā)現(xiàn)正是通過這一渠道來實(shí)現(xiàn)的。

無論CD、DVD還是藍(lán)光光盤都是一種數(shù)據(jù)的壓縮和存儲(chǔ)技術(shù)，不同的是藍(lán)光光盤的數(shù)據(jù)密度更高，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)更多。藍(lán)光光盤以波長(zhǎng)為405納米的藍(lán)色激光光束來進(jìn)行讀寫操作，DVD和CD采用的則是波長(zhǎng)為650納米和780納米的紅色激光。激光將這些由0和1組成的二進(jìn)制編碼刻錄在塑料碟片上，形成一個(gè)個(gè)的突起或凹陷。這些凸起和凹陷正形成了黃嘉興團(tuán)隊(duì)所需要的“圖案”。而最終選擇藍(lán)光的原因在于，經(jīng)過對(duì)各種算法的分析，黃嘉興團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，更高的壓縮比算法和準(zhǔn)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，讓刻下的圖案更符合太陽(yáng)能電池對(duì)吸光的需求。藍(lán)色激光在波長(zhǎng)為150到525納米范圍內(nèi)，產(chǎn)生了更多的凹凸，事實(shí)證明在所有光譜范圍內(nèi)這種圖案對(duì)光線的捕獲能力都十分理想。

物理學(xué)家組織網(wǎng)11月26日(北京時(shí)間)報(bào)道稱，在實(shí)驗(yàn)中，黃嘉興團(tuán)隊(duì)將藍(lán)光版《超級(jí)警察》作為蝕刻對(duì)象，將整部光盤上的圖案復(fù)制到了一塊聚合物太陽(yáng)能電池上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在吸光吸能上，采用隨機(jī)圖案的太陽(yáng)能電池優(yōu)于沒有圖案的普通太陽(yáng)能電池，而“《超級(jí)警察》版太陽(yáng)能電池”又比隨機(jī)圖案的要好。經(jīng)測(cè)定采用藍(lán)光電影版太陽(yáng)能電池對(duì)光線的多頻吸收能力達(dá)到了21.8%。

此外，研究人員還對(duì)包括動(dòng)作電影、電視劇、紀(jì)錄片、動(dòng)畫片以及黑白影像在內(nèi)多種內(nèi)容的藍(lán)光光盤進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)容并不重要。所有成品藍(lán)光光盤都能同樣出色地增強(qiáng)太陽(yáng)能電池對(duì)光線的吸收。

黃嘉興說：“除了改善聚合物太陽(yáng)能電池的性能外，新技術(shù)同樣適用于其他各種太陽(yáng)能電池。這讓人相當(dāng)意外，但最讓人激動(dòng)的是：這項(xiàng)研究讓我們感受到了納米光子學(xué)與材料科學(xué)這個(gè)交叉學(xué)科的巨大魅力。”

總編輯圈點(diǎn)

自然界中很多生物都能利用半隨機(jī)的納米結(jié)構(gòu)操控光線，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種結(jié)構(gòu)的重要性并考慮把它用在工程設(shè)備上，但制造半隨機(jī)圖案往往成本昂貴。這個(gè)發(fā)現(xiàn)提供了一個(gè)低成本高效益的制造光子管理和光線捕獲設(shè)備的方法，利用藍(lán)光光盤制造的成熟技術(shù)就能大幅度提高太陽(yáng)能電池的性能。相信大家看到這里都會(huì)會(huì)心一笑：既然藍(lán)光電影能讓太陽(yáng)能電池板提高效率，那能不能通過太陽(yáng)能電池板來看藍(lán)光大片呢?