把藍光電影刻在太陽(yáng)能電池板上

　　把電影刻在太陽(yáng)能電池板上?這看似無(wú)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(lái)自美國西北大學(xué)的一個(gè)研究小組稱(chēng)，受藍光電影壓縮和刻錄技術(shù)的啟發(fā)，他們開(kāi)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，該技術(shù)對刻錄的內容并不敏感，無(wú)論是成龍的《超級警察》還是皮克斯出品的《玩具總動(dòng)員》，都能很好地提高太陽(yáng)能電池對光線(xiàn)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)導此項研究的美國西北大學(xué)材料與工程學(xué)副教授黃嘉興(音譯)說(shuō)：“此前我們就有一種預感，藍光光盤(pán)對提高太陽(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特的紋理或圖案就能將光線(xiàn)有效地分散開(kāi)來(lái)，從而提高吸光效率。為此，科學(xué)家長(cháng)期以來(lái)都在成本與效能之間尋求平衡，希望找到一種最易實(shí)現、效果好的紋理。而西北大學(xué)的新發(fā)現正是通過(guò)這一渠道來(lái)實(shí)現的。

無(wú)論CD、DVD還是藍光光盤(pán)都是一種數據的壓縮和存儲技術(shù)，不同的是藍光光盤(pán)的數據密度更高，存儲的數據更多。藍光光盤(pán)以波長(cháng)為405納米的藍色激光光束來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，DVD和CD采用的則是波長(cháng)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隊所需要的“圖案”。而最終選擇藍光的原因在于，經(jīng)過(guò)對各種算法的分析，黃嘉興團隊發(fā)現，更高的壓縮比算法和準隨機數據存儲模式，讓刻下的圖案更符合太陽(yáng)能電池對吸光的需求。藍色激光在波長(cháng)為150到525納米范圍內，產(chǎn)生了更多的凹凸，事實(shí)證明在所有光譜范圍內這種圖案對光線(xiàn)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)報道稱(chēng)，在實(shí)驗中，黃嘉興團隊將藍光版《超級警察》作為蝕刻對象，將整部光盤(pán)上的圖案復制到了一塊聚合物太陽(yáng)能電池上。結果發(fā)現，在吸光吸能上，采用隨機圖案的太陽(yáng)能電池優(yōu)于沒(méi)有圖案的普通太陽(yáng)能電池，而“《超級警察》版太陽(yáng)能電池”又比隨機圖案的要好。經(jīng)測定采用藍光電影版太陽(yáng)能電池對光線(xiàn)的多頻吸收能力達到了21.8%。

此外，研究人員還對包括動(dòng)作電影、電視劇、紀錄片、動(dòng)畫(huà)片以及黑白影像在內多種內容的藍光光盤(pán)進(jìn)行了測試，結果發(fā)現內容并不重要。所有成品藍光光盤(pán)都能同樣出色地增強太陽(yáng)能電池對光線(xiàn)的吸收。

黃嘉興說(shuō)：“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。這讓人相當意外，但最讓人激動(dòng)的是：這項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的納米結構操控光線(xiàn)，人們已經(jīng)認識到這種結構的重要性并考慮把它用在工程設備上，但制造半隨機圖案往往成本昂貴。這個(gè)發(fā)現提供了一個(gè)低成本高效益的制造光子管理和光線(xiàn)捕獲設備的方法，利用藍光光盤(pán)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：既然藍光電影能讓太陽(yáng)能電池板提高效率，那能不能通過(guò)太陽(yáng)能電池板來(lái)看藍光大片呢?