太陽電池と光合成の類似点

太陽電池と植物の両方が太陽光からエネルギーを収穫します。 太陽光発電太陽電池は太陽光を集めて電気に変えます。 植物の葉は太陽光を集め、それを貯蔵された化学エネルギーに変換します。 太陽電池と植物はどちらも同じ仕事をしていますが、方法は異なります。 ただし、2つのアプローチには類似点があります。 太陽電池の1つのタイプは、可能な限り光合成に類似するように設計されています。

太陽光のエネルギーは、光子と呼ばれる小さな小包としてもたらされます。 光子はそれぞれわずかなエネルギーを運びます。 青い光子のエネルギーは赤い光子のエネルギーよりも高いです。 太陽電池と植物の両方が太陽光を吸収できるのは、エネルギーが適切な場合のみであるため、これは重要です。 材料が太陽光を吸収すると、光の中の光子がそのエネルギーを材料内の電子に伝達します。 電子は狭い範囲のエネルギーしか吸収できないため、特定の電子は光スペクトルの特定の色の光子からのエネルギーしか受け入れることができません。

太陽光発電と光合成プラントの両方が、光子を吸収するように設定されています。 光合成において、進化は最も明るい日光を吸収する分子であるクロロフィルを生み出しました。 太陽光発電の場合、エンジニアは、電子が太陽光光子に含まれるエネルギー量だけを使用できる結晶を設計しました。 どちらの場合も、光子は電子に吸収され、余分なエネルギーを消費します。 余分なエネルギーを持つ電子は、励起電子または励起状態の電子と呼ばれます。

植物電池と太陽電池はどちらも、エネルギーをあきらめて光子を吸収する前の場所に戻る前に、励起された電子をすばやく処理する必要があります。 光合成では、エネルギーを長期間蓄えることができる分子に電子が落ち着くまで、ある分子から別の分子に電子を移動させることで問題を解決します。 太陽光発電では、励起された電子は回路に運ばれ、そこですぐに何かを実行するか、保存のためにバッテリーに送られます。

光合成が機能する方法を模倣しようとする非標準タイプの太陽電池があります。 同一原子の結晶を介して電子をできるだけ速く移動させる代わりに、色素増感太陽電池 色素分子のエネルギーを吸収し、励起された電子を色素に隣接する別の材料に転送します 分子。 それは電子がそのエネルギーを無駄に失うことができないようにします。 回路に接続すると、電子はエネルギーを失う危険性があまりなく、2番目の材料を通過します。