袁帥
自從人類發現,太陽能是取之不盡、用之不竭的可再生能源,就制造出了一批批的太陽能電池。可是,這些電池的表現卻一直不太理想。這可把大家都急壞啦!
太陽能電池自己也想不明白:問題出在哪里呢?科學家告訴它:“你工作的效率太低,發出來的電太少,只夠熱水器、計算器用一用。想要給一整座高樓大廈供電,那可遠遠不夠!”
“那,為什么我發出來的電這么少呢?”太陽能電池繼續問。
“這是因為在制造你的時候,需要在電池板上涂一層矽,作為抗反射的材料。它會反射掉近1/3的太陽光,影響了太陽能的吸收與運用。”科學家耐心地向它解釋。
太陽能電池聽了,不禁嘆了一口氣:“唉,那我該怎么辦呢?”
科學家安慰它:“別灰心。你這么好問、好學,一定能找到解決這些問題的方法!”
飛蛾教你抗反射
果然,沒過多久,科學家就給太陽能電池找到了一位老師,來教它怎樣減少反射造成的能量浪費。它馬上興奮地表示:“我要學,我要學!快讓老師來給我上課吧!”
可是,科學家撓撓頭,不好意思地說:“這位老師白天講不了課,得等到晚上才能講。”
“咦,這是為什么呢?”太陽能電池越想越好奇。好不容易,等到天黑了,實驗室里黑洞洞一片。它坐在黑暗中,什么也看不見,都要打瞌睡了。這時,卻聽到一陣“撲撲撲”拍翅膀的聲音。一個影子落在它面前的窗子上,開口說道:
“你就是我的學生嗎?”
“是啊。”太陽能電池謙虛地回答,“你是來教我怎么才能少反射陽光的嗎?”
“嗯,那你得看著我的眼睛。”那個影子張開翅膀,飛到了太陽能電池的面板上,兩條羽毛一樣的觸角搖來搖去——原來,它是一只大飛蛾!
“那,我怎么才能學會這種本領呢?”太陽能電池一點也摸不著頭腦,“我是一塊光光的面板,沒辦法做成你的眼睛的樣子啊。”
“當然可以。”大飛蛾撲棱著翅膀,在空中轉了一圈,“用一種旋轉涂布的方法,就能在你的面板上制造出跟我的眼睛一樣的效果。科學家可以把懸浮在液體中的納米粒子灑在一塊矽晶圓面板上。當晶圓開始旋轉時,旋轉力就會使納米粒子散布到液體中,再利用蝕刻作用,將它們固定在這塊面板上。就好像你把一袋大米灑在一面鏡子上,再旋轉鏡子,米粒就會按照一定的規律分布在這面鏡子上了。”
“然后,這些納米粒子就會變成我的‘復眼了嗎?”太陽能電池也很聰明,這回聽懂了。
“是的。用這種方法制作出的面板,被反射掉的陽光不到2%;而在沒有使用這種技術的情況下,會有高達35%至40%的太陽光被反射出去。現在,一些工廠已經開始用這個方法來制造抗反光的玻璃,取得了非常好的效果。”
“看來,大自然真是我們的好老師啊!”太陽能電池感到非常佩服,“飛蛾的眼睛,還能為高科技提供這樣的靈感呢!”
大飛蛾也自豪地搖晃著觸角,說道:“在我們生物世界里,像這樣的學問可多著呢!從古至今,人類一直從自然中觀察、學習、借鑒,把它們都變成了自己寶貴的財富。這才是真正的智慧啊!”
飛蛾老師的光學課
為了在夜間飛行時不被敵人發現,我的眼睛演化成了一種不會反光的復眼。它由數千個小眼組成,而每個小眼都各自具有簡單的角膜、晶狀體和感光細胞,就好像是一架架微型照相機。而且,每個小眼的角膜表面都有納米級的細小突起,所以反光性極低。
植物老師的生物課
我們用自己的葉子來接收太陽的能量,再加上白天吸收的二氧化碳,利用光合作用,分解成氧和碳,再與我們從土壤里吸收的水分結合,變成碳水化合物,作為自己生長所需的營養物質。同時釋放出氧氣。到了夜晚,我們又開始吸收氧氣,與體內的碳結合,變成二氧化碳,再通過葉片排出去。如此周而復始,我們就獲得了生長所需的能量和營養。
植物教你存能量
天一亮,大飛蛾就飛走了。雖然一整晚都沒休息,但被暖洋洋的陽光一照,太陽能電池就精神抖擻起來,感到全身又有了用不完的力氣。這時,科學家走進來,它馬上迫不及待地把昨晚大飛蛾教給自己的知識講了一遍。
科學家一直笑呵呵地聽著。聽完之后,才開口說道:“看來你學得很認真,是個好學生。快看,我又給你找了一位老師,來幫你解決另外一個大問題。”
“又一位老師?”太陽能電池趕快抬眼看去,發現科學家端來了一盆綠油油的植物,就放在桌子上。它奇怪地問:“它能教我什么呢?”
“作為一種能源,你的缺點除了發電少,就是只能在白天使用。”科學家不緊不慢地解釋著,“陰天下雨,晚上沒有陽光,這些都是我們需要解決的大問題。”
“可是沒有陽光,植物也活不了呀。”太陽能電池更不懂了,“它怎么能教我在陰天工作呢?”
“你要跟它學的,不是在陰天工作。而是怎樣把有陽光的時候得到的能源儲存起來,留到陰天或黑夜使用。”科學家說著,把它放在那盆植物前面,“快向它請教吧!”
太陽能電池想了想,就有禮貌地向那盆植物打招呼:“你好,老師。請你告訴我,怎樣才能把能量儲存起來?”
“聽起來,你的葉片正好起到了跟我一樣的作用。”太陽能電池覺得這有趣極了。
“是的。所以,你動動腦筋,想想自己可以怎樣學習我們的本領,來儲存能量呢?”植物老師為太陽能電池出了一道不簡單的題,這下可把它考住啦。
“還是讓我來回答吧。”科學家來替它解了圍,“我們從植物的光合作用得到靈感,先用一種由鈷、硫酸鹽和電極組成的裝置,把太陽能產生的電流導入水中,把水分解成氫和氧,再將它們儲存在燃料電池里。之后,這些氧和氫可以在燃料電池里重新結合,釋放出電能。這樣,就24小時不分日夜,都能供應人們的日常用電了。而且,氫氧和水都絕對不會對環境造成污染,是真正的環保能源。”
太陽能電池邊聽,邊用心記住這些科學原理。它要爭取多學本領,讓自己變得更強大、更先進,早點為人類解決能源問題做出大貢獻……
據科學家統計,地球在一小時內接收到的太陽能,足以供應一年的能源所需。在未來的10年內,人們除了在白天以太陽能供應家庭用電,還可以將多余的太陽能水解,生出氫氧,在夜間提供家用電力。到那個時候,路邊的一根根電線桿,和空中架設的一條條電線,就要成為歷史文物啦!