把電影刻在太陽能電池板上?這看似無厘頭甚至有點瘋狂的想法，卻讓幾位研究太陽能電池的科學(xué)家嘗到了甜頭。日前，來自美國西北大學(xué)的一個研究小組稱，受藍光電影壓縮和刻錄技術(shù)的啟發(fā)，他們開發(fā)出一種吸光性能更好的太陽能電池。更為有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對刻錄的內(nèi)容并不敏感，無論是成龍的《超級警察》還是皮克斯出品的《玩具總動員》，都能很好地提高太陽能電池對光線的吸收能力。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(dǎo)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：“此前我們就有一種預(yù)感，藍光光盤對提高太陽能電池的效率或許有所幫助。令人欣喜的是，之后的實驗真的證實了這一點。”

在太陽能電池領(lǐng)域，已知的是：如果在太陽能電池表面增加一些獨特的紋理或圖案就能將光線有效地分散開來，從而提高吸光效率。為此，科學(xué)家長期以來都在成本與效能之間尋求平衡，希望找到一種最易實現(xiàn)、效果好的紋理。而西北大學(xué)的新發(fā)現(xiàn)正是通過這一渠道來實現(xiàn)的。

無論CD、DVD還是藍光光盤都是一種數(shù)據(jù)的壓縮和存儲技術(shù)，不同的是藍光光盤的數(shù)據(jù)密度更高，存儲的數(shù)據(jù)更多。藍光光盤以波長為405納米的藍色激光光束來進行讀寫操作，DVD和CD采用的則是波長為650納米和780納米的紅色激光。激光將這些由0和1組成的二進制編碼刻錄在塑料碟片上，形成一個個的突起或凹陷。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)過對各種算法的分析，黃嘉興團隊發(fā)現(xiàn)，更高的壓縮比算法和準(zhǔn)隨機數(shù)據(jù)存儲模式，讓刻下的圖案更符合太陽能電池對吸光的需求。藍色激光在波長為150到525納米范圍內(nèi)，產(chǎn)生了更多的凹凸，事實證明在所有光譜范圍內(nèi)這種圖案對光線的捕獲能力都十分理想。

物理學(xué)家組織網(wǎng)11月26日(北京時間)報道稱，在實驗中，黃嘉興團隊將藍光版《超級警察》作為蝕刻對象，將整部光盤上的圖案復(fù)制到了一塊聚合物太陽能電池上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在吸光吸能上，采用隨機圖案的太陽能電池優(yōu)于沒有圖案的普通太陽能電池，而“《超級警察》版太陽能電池”又比隨機圖案的要好。經(jīng)測定采用藍光電影版太陽能電池對光線的多頻吸收能力達到了21.8%。

此外，研究人員還對包括動作電影、電視劇、紀(jì)錄片、動畫片以及黑白影像在內(nèi)多種內(nèi)容的藍光光盤進行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)容并不重要。所有成品藍光光盤都能同樣出色地增強太陽能電池對光線的吸收。

黃嘉興說：“除了改善聚合物太陽能電池的性能外，新技術(shù)同樣適用于其他各種太陽能電池。這讓人相當(dāng)意外，但最讓人激動的是：這項研究讓我們感受到了納米光子學(xué)與材料科學(xué)這個交叉學(xué)科的巨大魅力。”

總編輯圈點

自然界中很多生物都能利用半隨機的納米結(jié)構(gòu)操控光線，人們已經(jīng)認識到這種結(jié)構(gòu)的重要性并考慮把它用在工程設(shè)備上，但制造半隨機圖案往往成本昂貴。這個發(fā)現(xiàn)提供了一個低成本高效益的制造光子管理和光線捕獲設(shè)備的方法，利用藍光光盤制造的成熟技術(shù)就能大幅度提高太陽能電池的性能。相信大家看到這里都會會心一笑：既然藍光電影能讓太陽能電池板提高效率，那能不能通過太陽能電池板來看藍光大片呢?