為了制造高效率的有機(jī)太陽(yáng)能電池與太陽(yáng)能板，全球各地的太陽(yáng)能研究人員正致力于尋找最佳的材料組合。然而，其中一支研究團(tuán)隊(duì)卻要求僅限于在大自然中尋找材料——即所謂的"au nature" (純天然)，然后再利用這些天然材料制造出值得生產(chǎn)的碳基有機(jī)太陽(yáng)能電池、先進(jìn)的儲(chǔ)能組件，以及更快開(kāi)發(fā)燃料電池。

 

富含豐富甲殼素的蝦子很可能就是關(guān)鍵之一。

 

倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院以Magdalena Titirici教授為主導(dǎo)的研究小組專(zhuān)門(mén)研究蝦子或蝦子的甲殼素。"我們的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)于從可再生且低成本的天然前體中生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的碳材料以實(shí)現(xiàn)可再生能源應(yīng)用十分感興趣，"Magdalena Titirici表示，"我們目前正深入探索利用蝦殼作為多孔碳來(lái)源的想法。"

 

蝦子內(nèi)含甲殼素，可以作為氮摻雜碳的來(lái)源以及可溶解的碳酸鈣，用于作為誘導(dǎo)孔隙的犧牲模板。Titirici說(shuō)，"多孔且氮摻雜的碳材料目前用于作為儲(chǔ)能組件的電極，或燃料電池中的催化劑。然而，在這種特殊的情況下，我們只利用蝦的甲殼素來(lái)產(chǎn)生具有光學(xué)性能的氮摻雜碳納米粒子。"

可大量供應(yīng)的普通蝦殼中含有開(kāi)發(fā)高效率有機(jī)太陽(yáng)能電池所需的成份。

 

Titirici以及在倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院的其他研究人員們宣稱(chēng)，他們不僅最先發(fā)現(xiàn)在蝦殼中含有有機(jī)太陽(yáng)能電池前體，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)存在于海洋中的其他甲殼類(lèi)動(dòng)物外殼中，顯示這種天然的前體能用極便宜的價(jià)格取得豐富大量的來(lái)源。在甲殼素與殼聚糖中的基本物質(zhì)明顯比有機(jī)太陽(yáng)能電池中常用的釕和鉑更便宜。遺憾的是，這些材料的效率非常低。然而，研究人員們?nèi)詫?duì)其寄予厚望，希望能提高其電量到足以為智慧手表、智能型手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)甚至是覆蓋在建筑物窗戶上的半透明膠膜供電。

 

"目前的轉(zhuǎn)換效率還不到1%，"共同參與研究的倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院教授Joe Brisco表示，"從蝦殼衍生而來(lái)的物質(zhì)可懸浮在液體中，在液體中放置納米結(jié)構(gòu)基板，可使這種物質(zhì)黏附在基板表面上且能感光。利用納米結(jié)構(gòu)的基板是因?yàn)樗哂蟹浅８叩谋砻娣e可吸收更多物質(zhì)與光線。然后在其上噴灑另一種物質(zhì)則可填滿空隙，在涂布的電極上形成平坦的表面，使電極得以接觸到裝置。"

利用蝦殼成功開(kāi)發(fā)出小型試驗(yàn)太陽(yáng)能電池，證明了利用天然存在的物質(zhì)可制造出有機(jī)太陽(yáng)能板的概念。

 

研究人員們最初使用熱液碳化方式，從甲殼動(dòng)物的外殼制造碳量子點(diǎn)，形成太陽(yáng)能電池的氧化鋅納米柱涂層，但效率較低。不過(guò)，研究人員們表示，他們有一大堆可提高效率的辦法。

 

"下一步的工作重點(diǎn)在于增加光的吸收量，因?yàn)檫@是限制效率的主要原因，"Brisco表示，"我們正在嘗試一些不同的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，包括利用不同的原料、不同的原料處置，以及增加納米結(jié)構(gòu)支架的表面積。"

 

研究人員并利用生物物質(zhì)(如海藻)來(lái)制造有機(jī)超級(jí)電容器，期望能在未來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、除顫器和汽車(chē)的再生煞車(chē)系統(tǒng)等。