在太阳能电池上产生的蝴蝶翅膀纳米结构，效率提高了200%

科学家们已经成功地复制了在太阳能电池蝴蝶翅膀上发现的纳米结构，以提高其光吸收率高达200。根据发表在《科学进展》杂志上的研究，太阳能电池反射的阳光会因未使用的能量而丢失。

蝴蝶pachliopta aristolochiae的翅膀是由纳米结构 (纳米孔) 钻出的，纳米结构有助于在宽光谱上吸收光，远胜于光滑表面。“我们研究的蝴蝶是非常黑的。德国卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的Hendrik Holscher说，这表明它可以完美吸收阳光以实现最佳的热量管理。

“比它的外观更令人着迷的是有助于达到高吸收的机制。发现将这些结构转移到光伏 (pV) 系统时的优化潜力比预期的要高得多。”Holscher说。科学家在薄膜太阳能电池的硅吸收层中复制了蝴蝶的纳米结构。

与光滑表面相比，垂直入射光的吸收率增加了97%，并连续上升，直到在50度入射角下达到207。“这在欧洲条件下特别有趣。通常，我们的漫射光几乎不会以垂直角度落在太阳能电池上，”Holscher说。然而，这并不自动意味着整个光伏系统的效率通过相同的因素得到提高，KIT的Guillaume gomarard说。

“其他组成部分也发挥了作用。因此，200的比例被认为是提高效率的理论极限，”戈马德说。在将纳米结构转移到太阳能电池之前，研究人员通过扫描电子显微镜确定了蝴蝶机翼上纳米孔的直径和排列。然后，他们在计算机模拟中分析了各种孔图案的光吸收速率。

研究小组发现，相对于周期性排列的单尺寸纳米孔，直径不同的无序孔 (例如在黑蝴蝶中发现的孔) 在整个光谱中以可变入射角产生最稳定的吸收率。研究人员在薄膜pV吸收器中引入了无序定位的孔，其直径从133纳米到343纳米不等。