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太阳能电池学本领

2017-06-07袁帅

科普童话·百科探秘 2017年5期
关键词:阴天飞蛾面板

袁帅

自从人类发现,太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源,就制造出了一批批的太阳能电池。可是,这些电池的表现却一直不太理想。这可把大家都急坏啦!

太阳能电池自己也想不明白:问题出在哪里呢?科学家告诉它:“你工作的效率太低,发出来的电太少,只够热水器、计算器用一用。想要给一整座高楼大厦供电,那可远远不够!”

“那,为什么我发出来的电这么少呢?”太阳能电池继续问。

“这是因为在制造你的时候,需要在电池板上涂一层矽,作为抗反射的材料。它会反射掉近1/3的太阳光,影响了太阳能的吸收与运用。”科学家耐心地向它解释。

太阳能电池听了,不禁叹了一口气:“唉,那我该怎么办呢?”

科学家安慰它:“别灰心。你这么好问、好学,一定能找到解决这些问题的方法!”

飞蛾教你抗反射

果然,没过多久,科学家就给太阳能电池找到了一位老师,来教它怎样减少反射造成的能量浪费。它马上兴奋地表示:“我要学,我要学!快让老师来给我上课吧!”

可是,科学家挠挠头,不好意思地说:“这位老师白天讲不了课,得等到晚上才能講。”

“咦,这是为什么呢?”太阳能电池越想越好奇。好不容易,等到天黑了,实验室里黑洞洞一片。它坐在黑暗中,什么也看不见,都要打瞌睡了。这时,却听到一阵“扑扑扑”拍翅膀的声音。一个影子落在它面前的窗子上,开口说道:

“你就是我的学生吗?”

“是啊。”太阳能电池谦虚地回答,“你是来教我怎么才能少反射阳光的吗?”

“嗯,那你得看着我的眼睛。”那个影子张开翅膀,飞到了太阳能电池的面板上,两条羽毛一样的触角摇来摇去——原来,它是一只大飞蛾!

“那,我怎么才能学会这种本领呢?”太阳能电池一点也摸不着头脑,“我是一块光光的面板,没办法做成你的眼睛的样子啊。”

“当然可以。”大飞蛾扑棱着翅膀,在空中转了一圈,“用一种旋转涂布的方法,就能在你的面板上制造出跟我的眼睛一样的效果。科学家可以把悬浮在液体中的纳米粒子洒在一块矽晶圆面板上。当晶圆开始旋转时,旋转力就会使纳米粒子散布到液体中,再利用蚀刻作用,将它们固定在这块面板上。就好像你把一袋大米洒在一面镜子上,再旋转镜子,米粒就会按照一定的规律分布在这面镜子上了。”

“然后,这些纳米粒子就会变成我的‘复眼了吗?”太阳能电池也很聪明,这回听懂了。

“是的。用这种方法制作出的面板,被反射掉的阳光不到2%;而在没有使用这种技术的情况下,会有高达35%至40%的太阳光被反射出去。现在,一些工厂已经开始用这个方法来制造抗反光的玻璃,取得了非常好的效果。”

“看来,大自然真是我们的好老师啊!”太阳能电池感到非常佩服,“飞蛾的眼睛,还能为高科技提供这样的灵感呢!”

大飞蛾也自豪地摇晃着触角,说道:“在我们生物世界里,像这样的学问可多着呢!从古至今,人类一直从自然中观察、学习、借鉴,把它们都变成了自己宝贵的财富。这才是真正的智慧啊!”

飞蛾老师的光学课

为了在夜间飞行时不被敌人发现,我的眼睛演化成了一种不会反光的复眼。它由数千个小眼组成,而每个小眼都各自具有简单的角膜、晶状体和感光细胞,就好像是一架架微型照相机。而且,每个小眼的角膜表面都有纳米级的细小突起,所以反光性极低。

植物老师的生物课

我们用自己的叶子来接收太阳的能量,再加上白天吸收的二氧化碳,利用光合作用,分解成氧和碳,再与我们从土壤里吸收的水分结合,变成碳水化合物,作为自己生长所需的营养物质。同时释放出氧气。到了夜晚,我们又开始吸收氧气,与体内的碳结合,变成二氧化碳,再通过叶片排出去。如此周而复始,我们就获得了生长所需的能量和营养。

植物教你存能量

天一亮,大飞蛾就飞走了。虽然一整晚都没休息,但被暖洋洋的阳光一照,太阳能电池就精神抖擞起来,感到全身又有了用不完的力气。这时,科学家走进来,它马上迫不及待地把昨晚大飞蛾教给自己的知识讲了一遍。

科学家一直笑呵呵地听着。听完之后,才开口说道:“看来你学得很认真,是个好学生。快看,我又给你找了一位老师,来帮你解决另外一个大问题。”

“又一位老师?”太阳能电池赶快抬眼看去,发现科学家端来了一盆绿油油的植物,就放在桌子上。它奇怪地问:“它能教我什么呢?”

“作为一种能源,你的缺点除了发电少,就是只能在白天使用。”科学家不紧不慢地解释着,“阴天下雨,晚上没有阳光,这些都是我们需要解决的大问题。”

“可是没有阳光,植物也活不了呀。”太阳能电池更不懂了,“它怎么能教我在阴天工作呢?”

“你要跟它学的,不是在阴天工作。而是怎样把有阳光的时候得到的能源储存起来,留到阴天或黑夜使用。”科学家说着,把它放在那盆植物前面,“快向它请教吧!”

太阳能电池想了想,就有礼貌地向那盆植物打招呼:“你好,老师。请你告诉我,怎样才能把能量储存起来?”

“听起来,你的叶片正好起到了跟我一样的作用。”太阳能电池觉得这有趣极了。

“是的。所以,你动动脑筋,想想自己可以怎样学习我们的本领,来储存能量呢?”植物老师为太阳能电池出了一道不简单的题,这下可把它考住啦。

“还是让我来回答吧。”科学家来替它解了围,“我们从植物的光合作用得到灵感,先用一种由钴、硫酸盐和电极组成的装置,把太阳能产生的电流导入水中,把水分解成氢和氧,再将它们储存在燃料电池里。之后,这些氧和氢可以在燃料电池里重新结合,释放出电能。这样,就24小时不分日夜,都能供应人们的日常用电了。而且,氢氧和水都绝对不会对环境造成污染,是真正的环保能源。”

太阳能电池边听,边用心记住这些科学原理。它要争取多学本领,让自己变得更强大、更先进,早点为人类解决能源问题做出大贡献……

据科学家统计,地球在一小时内接收到的太阳能,足以供应一年的能源所需。在未来的10年内,人们除了在白天以太阳能供应家庭用电,还可以将多余的太阳能水解,生出氢氧,在夜间提供家用电力。到那个时候,路边的一根根电线杆,和空中架设的一条条电线,就要成为历史文物啦!

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