生物材料提高了太阳能电池的效率

宾夕法尼亚州立大学宾州州立大学的研究人员说，已经发现将钙细菌视紫红质（bR）添加到钙钛矿型太阳能电池中可以提高这些所谓的“模仿光合作用”的太阳能电池的效率。“这些发现为开发更便宜、更环保的生物钙钛矿太阳能电池技术打开了大门，”研究副总裁兼材料科学教授Shashank Priya说。 “将来，我们可能会用相对便宜的天然材料代替太阳能电池中某些昂贵的合成化学品。”宾夕法尼亚州立大学的工作最近在美国化学学会的《应用材料与界面》杂志上有报道。

吴聪聪教授将生物材料插入钙钛矿太阳能电池中以提高效率。

最有效的钙钛矿太阳能电池可以将22％到23％的阳光能量转换为电能。研究人员发现，向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％。他们说，这项研究代表科学家第一次证明钙钛矿太阳能电池中添加生物材料可以提供高效率，未来的研究可能会产生更有效的生物钙钛矿材料。该研究的共同主要作者Priya说：“以前的研究通过在太阳能电池结构内部混合某些蛋白质而达到了8％或9％的效率。”“但是没有什么东西能接近17％。 这些发现非常重要。”

模仿自然

研究人员评论说，他们是在“依靠自然”，他们正在寻求通过Förster共振能量转移（FRET）来改善钙钛矿太阳能电池的性能，该机制是一对光敏分子之间进行能量转移的机制。东北大学和哈佛大学波士顿儿童医院的教授，该研究的主要作者之一Renugopalakrishnan Venkatesan评论说：“ FRET机制已经存在很长时间了。它似乎是光合作用的基础，我们是使用这种机制来尝试创造一个具有生物启发的系统世界，这些系统具有超越无机或有机分子的潜力。”bR蛋白和钙钛矿材料具有相似的电性能或带隙。通过弥补这些差距，科学家们推测它们可以通过FRET机制在钙钛矿太阳能电池中实现更好的性能。

哥伦比亚大学的博士生Subhabrata Das说：“太阳能电池通过吸收光能或光子分子并创建电子-空穴对而起作用。”“通过向相反的方向发送电子和空穴，太阳能电池产生的电流会转化为电能。”但是，一定百分比的电子-空穴对会复合，从而减少了产生的电流量。科学家说，将bR蛋白混入钙钛矿型太阳能电池中有助于电子-空穴对更好地穿过该器件，从而减少了复合损失并提高了效率。

研究人员说，这些发现可能会产生更大的影响，从而实现设计其他混合装置，在这些混合装置中人造和生物材料可以协同工作。芬兰拉彭兰塔大学教授Bernardo Barbiellini也是该研究的共同主要作者。