功率/性能位:8月29日

彩色太阳能电池板
AMOLF、阿姆斯特丹大学(UvA)和荷兰能源研究中心(ECN)的研究人员开发了一种高效的技术亮绿色太阳能电池板他们希望，更多的颜色组合能促使建筑师和建筑商更多地采用这种颜色，因为他们可能认为传统的蓝色或黑色面板很碍眼。

从大多数角度来看，这种电池板都是绿色的，由于吸收的绿光的损失，其功率降低了10%左右。

“有些人说，‘为什么要降低太阳能电池的效率?’但我们可以在不损失太多效率的情况下，让太阳能电池变得漂亮，”AMOLF的研究员维伦娜·内德(Verena Neder)说。“改变面板颜色的新方法不仅易于应用，而且作为建筑设计元素也很有吸引力，并有潜力扩大其用途。”

大多数关于太阳能电池的研究都集中在提高效率和降低成本上。目前，销售给消费者的太阳能电池板理想情况下可以将22%的太阳光转化为可用能源。彩色太阳能电池板已经上市，但赋予其颜色的染料和反射涂层大大降低了效率。

左图:纳米图案模块呈现绿色，与角度无关。右图:硅纳米散射阵列的示意图，在蓝宝石盖滑块的顶部，集成到一个常用的太阳能电池板设计。(来源:Neder et al.)

新工艺使用软压印光刻技术在细胞表面压印密集的硅纳米圆柱阵列。每个纳米圆柱体大约100纳米宽，并表现出电磁共振，散射特定波长的光。纳米圆柱体的几何形状决定了它散射的波长，并可以微调以改变太阳能电池的颜色。印记使太阳能电池板的效率降低了约2%。

AMOLF的科学小组负责人阿尔伯特·波尔曼(Albert Polman)说:“原则上，这种技术很容易扩展为制造技术。”“你可以使用一个太阳能电池板大小的橡皮图章，一步就可以打印出整个电池板，里面都是这些微小的、精确定义的纳米颗粒。”

接下来，研究人员正在设计用于制造红色和蓝色太阳能电池的印迹，最终目标是将不同的纳米颗粒结合起来制造白色太阳能电池。

磁手性记忆
诺丁汉大学和约克大学的物理学家发现了一种磁现象他们认为这可以为创造一种新型高效、稳定的信息处理和存储技术提供一条途径。

在研究使用磁畴壁(通常由磁场驱动的磁荷局部区域)来增加信息存储和逻辑处理能力的过程中，该团队能够通过使用电场控制旋涡畴壁的手性来操纵磁畴壁的结构。

使用磁性的主要好处是它的非易失性信息存储。磁随机存取存储器(MRAM)就是一个例子，它使用产生热量和杂散磁场的电流来写入信息。

磁畴壁在磁线中形成，并将磁化指向相反方向的区域分开。在一定条件下，它由一个区域组成，在这个区域中，磁化围绕着一个中心涡核旋转，它指向导线内部或外部。

一个类比是，当水从塞孔中流出时，它围绕着漩涡核心旋转。旋涡壁上磁化的旋转感——它的手性——可以是顺时针或逆时针。有人提议利用手性来存储和处理信息。问题是找到一种方法来操纵涡域壁。

此前，已有研究表明，手性可以通过对复杂的纳米线几何结构施加磁场来控制，但使用磁场会浪费能量，并限制了选择性地处理单个畴壁的能力。

研究小组利用电场作用于压电材料(压电材料在电场作用下机械变形)所引起的应变来操纵畴壁的手性。

诺丁汉大学物理与天文学院的安德鲁·拉什福斯说:“我们并没有打算改变畴壁的手性。”“我们实际上是想看看能否让它们移动。当我们注意到手性在切换时，我们很惊讶，但我们意识到这是一个有趣而新颖的效应，可能有重要的应用。然后我们必须回到办公室，进行微磁计算，以了解这种现象发生的原因和方式。”

这项研究还处于早期阶段。到目前为止，人们还不清楚如何利用电场可逆和可预测地控制磁畴壁。下一阶段将研究手性开关如何依赖于材料性质和磁线的几何形状和尺寸。诺丁汉大学已经为一种基于这种效果的记忆装置申请了专利。

汗液中的能量
加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了可拉伸燃料电池从汗液中提取能量，能够为led和蓝牙无线电等电子设备供电，每表面面积产生的能量是现有可穿戴生物燃料电池的10倍。

生物燃料电池配备了一种酶，可以氧化人体汗液中的乳酸来产生电流。

为了与可穿戴设备兼容，生物燃料电池需要具有灵活性和可拉伸性。使用该小组开发的“桥和岛”结构，细胞由一排排的点组成，每个点由弹簧状结构连接。这些点的一半组成了电池的阳极;另一半是阴极。类似弹簧的结构可以拉伸和弯曲，使电池具有柔性而不变形阳极和阴极。

岛屿和桥梁结构的基础是通过光刻技术制造的，由黄金制成。作为第二步，研究人员使用丝网印刷在阳极和阴极点上沉积生物燃料材料层。

生物燃料电池可以拉伸和弯曲，符合人体。(来源:加州大学圣地亚哥分校)

最大的挑战是增加细胞的能量密度。为了增加功率密度，工程师们在阳极和阴极的顶部丝网打印了一个3D碳纳米管结构。这种结构允许工程师在每个阳极点上装载更多的酶，这些酶在阴极点上与乳酸和氧化银发生反应。此外，该管允许更容易的电子转移，这提高了生物燃料电池的性能。

为了进行测试，生物燃料电池被连接到一个定制的DC/DC转换器电路板上，该电路板可以平衡燃料电池产生的功率(随着用户出汗量的波动)，并将其转化为恒定电压的恒定功率。

研究人员为四名受试者配备了生物燃料电池板组合，并让他们在固定自行车上锻炼。受试者能够为一个蓝色LED供电大约4分钟。

该团队计划未来在两个领域开展工作。首先，用于阴极的氧化银是光敏的，随着时间的推移会降解。从长远来看，研究人员需要找到一种更稳定的材料。

此外，随着时间的推移，人体汗液中乳酸的浓度也会被稀释。这就是为什么受试者在骑自行车时只能点亮LED 4分钟的原因。该团队正在探索一种方法，在乳酸盐浓度足够高的情况下储存产生的能量，然后逐渐释放出来。