宾夕法尼亚州立大学的副教授吴聪聪正在研究可以插入到下一代太阳能电池中以提高其效率的材料。钙钛矿太阳能电池是一个研究热点，因为它们有潜力提供一种更高效、更便宜的替代传统硅基太阳能技术。来源:宾夕法尼亚州立大学的David Kubarek

 

下一代利用生物材料模拟光合作用的太阳能电池可能会赋予“绿色技术”新的含义。根据一个国际研究小组的研究，在钙钛矿太阳能电池中加入蛋白质细菌紫质(bR)可以提高设备在一系列实验室测试中的效率。

 

“这些发现为开发更便宜、更环保的bioperovskite太阳能电池技术打开了大门，”宾夕法尼亚州立大学负责研究的副校长兼材料科学教授Shashank Priya说。“在未来，我们可能会用相对便宜的天然材料从根本上取代太阳能电池内部一些昂贵的化学物质。”

 

钙钛矿太阳能电池，得名于其独特的晶体结构，擅长吸收可见光，是一个密集的研究领域，因为他们提供了一个更高效和更便宜的替代传统的硅太阳能技术。天富登录网址

 

最有效的钙钛矿太阳能电池可以将22%到23%的阳光转化为电能。研究人员发现，在钙钛矿太阳能电池中添加bR蛋白可以将设备的效率从14.5%提高到17%。他们在美国化学学会期刊《ACS应用材料与界面》上报告了他们的发现。

 

这项研究是科学家首次证明生物材料添加到钙钛矿太阳能电池可以提供高效率。研究人员说，未来的研究可能会产生更高效的生物钛矿材料。

 

“之前的研究通过在太阳能电池结构中混合特定的蛋白质，已经实现了8%或9%的效率，”Priya说，他是这项研究的主要作者之一。但没有接近17%。这些发现非常重要。”

 

研究人员称，商用太阳能电池阵列由成百上千个独立的太阳能电池组成，因此即使效率上的微小提高也能带来真正的节约。

 

模仿自然

 

利用自然条件，研究人员试图通过福斯特共振能量转移(FRET)进一步改善钙钛矿太阳能电池的性能，这是一对光敏分子之间的能量转移机制。天富登录网址

 

美国东北大学、哈佛大学波士顿儿童医院的Renugopalakrishnan Venkatesan教授说:“烦躁机制已经存在很长时间了。”“它似乎是光合作用的基础，可以在无线能量传输等技术中找到，甚至在动物世界中作为一种沟通机制。”我们正利用这种机制试图创造一个具有超越无机或有机分子潜力的仿生系统世界。”

 

bR蛋白和钙钛矿材料具有相似的电学性质或带隙。通过修正这些缺口，科学家们假设他们可以通过荧光共振反应机制在钙钛矿太阳能电池中获得更好的性能。

 

“太阳能电池的工作原理是吸收光能或光子分子，并产生电子-空穴对，”在哥伦比亚大学攻读博士期间参与这项研究的Subhabrata Das说。“通过向相反方向发送电子和空穴，太阳能电池产生电流，然后转化为电能。”

 

然而，一定比例的电子空穴对会重新结合，从而减少产生的电流。科学家们说，将bR蛋白混合到钙钛矿太阳能电池中，有助于电子-空穴对更好地穿过设备，减少重组损失，提高效率。

 

研究人员表示，这些发现可能会产生更大的影响，导致其他混合设备的设计，其中人工材料和生物材料协同工作。