進化論為更高效太陽能電池設計注入靈感

太陽能源幾乎無窮無盡，但通過晶體硅太陽能電池將其轉變為電力的成本實在極其昂貴，幾乎是煤炭發電成本的十倍。有機太陽能電池（聚合物太陽能電池）有望成為一種處理方案。不過，聚合物的電氣性質并不理想，有機太陽能電池的設計仍存有缺陷。

目前，美國西北大學（NorthwesternUniversity）研究人員針對有機太陽能電池研發新型設計，可令太陽能發電效率更高，成本更低。

研究人員尋求設計散射層的幾何圖案能夠令保存在電池中的光線數額最大化，并不打算通過改變太陽能電池聚合物層的厚度來達到這一目的。

通過使用于自然進化的數學搜索算法，研究人員精確的設計出特定幾何模型，以最大程度的捕捉太陽光以及將其儲存在薄型有機太陽能電池之中。

這一最終設計的效率比20世紀80年代研發的熱力學極限YablonovitchLimit高出三倍。

在這類新型有機太陽能電池中，光線首先進入100納米厚的散射層（可以最大程度將光線傳送至電池的幾何圖案介電層），隨后被輸往活躍層，并在那里被轉換成電力。

麥考密克研究人員設計幾何圖案光散射層以令太陽能電池效率更高，成本更低

西北大學麥考密克（McCormick）工程和使用科學學院助理教授論文共同作者之一ChengSun表示：我們需要確定散射層的幾何圖案，確保其能夠發揮最佳性能。

不過，鑒于可能性較多，從哪里著手仍很棘手。因此，我們尋求自然選擇規律來指引我們。

麥考密克工程和使用科學學院教授WeiChen解釋道：研究人員選擇遺傳算法來進行研發，這是一種基于生物自然選擇與遺傳機理的隨機搜索與優化辦法。

Chen稱：鑒于系統高度的非線性與不規矩行為，你非得使用一種智能方案來尋找到最佳處理方案。我們的研究方案是基于生物進化過程中的優勝劣汰。

研究人員以數十個隨機設計元素開始，將其配對，隨后分解它們的后裔來確定光捕獲性能。這一過程將超過20代。

這種模式將由合作伙伴美國阿貢國家試驗室（ArgonneNationalLaboratory）制造。（譯者：Krystal）

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