进化论为更高效太阳能电池设计注入灵感

太阳能源几乎无穷无尽，但通过晶体硅太阳能电池将其转变为电力的成本确实极其昂贵，几乎是煤炭发电成本的十倍。有机太阳能电池（聚合物太阳能电池）有望成为一种解决方案。不过，聚合物的电气性质并不理想，有机太阳能电池的设计仍存有缺陷。

目前，美国西北大学（NorthwesternUniversity）研究人员针对有机太阳能电池研发新型设计，可令太阳能发电效率更高，成本更低。

研究人员寻求设计散射层的几何图案能够令保存在电池中的光线数额最大化，并不打算通过改变太阳能电池聚合物层的厚度来达到这一目的。

通过使用于自然进化的数学搜索算法，研究人员精确的设计出特定几何模型，以最大程度的捕捉太阳光以及将其储存在薄型有机太阳能电池之中。

这一最终设计的效率比20世纪80年代研发的热力学极限YablonovitchLimit高出三倍。

在这类新型有机太阳能电池中，光线首先进入100纳米厚的散射层（可以最大程度将光线传送至电池的几何图案介电层），随后被输往活跃层，并在那里被转换成电力。

麦考密克研究人员设计几何图案光散射层以令太阳能电池效率更高，成本更低

西北大学麦考密克（McCormick）工程和应用科学学院助理教授论文共同作者之一ChengSun表示：我们需要确定散射层的几何图案，确保其能够发挥最佳性能。

不过，鉴于可能性较多，从哪里着手仍很棘手。因此，我们寻求自然选择规律来指引我们。

麦考密克工程和应用科学学院教授WeiChen解释道：研究人员选择遗传算法来进行研发，这是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索与优化方法。

Chen称：鉴于系统高度的非线性与不规则行为，你必须使用一种智能方案来寻找到最佳解决方案。我们的研究方案是基于生物进化过程中的优胜劣汰。

研究人员以数十个随机设计元素开始，将其配对，随后分析它们的后代来确定光捕获性能。这一过程将超过20代。

这种模式将由合作伙伴美国阿贡国家实验室（ArgonneNationalLaboratory）制造。（译者：Krystal）