太陽(yáng)能源幾乎無(wú)窮無(wú)盡，但通過(guò)晶體硅太陽(yáng)能電池將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ某杀敬_實(shí)極其昂貴，幾乎是煤炭發(fā)電成本的十倍。有機(jī)太陽(yáng)能電池（聚合物太陽(yáng)能電池）有望成為一種解決方案。不過(guò)，聚合物的電氣性質(zhì)并不理想，有機(jī)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)仍存有缺陷。

目前，美國(guó)西北大學(xué)（NorthwesternUniversity）研究人員針對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)新型設(shè)計(jì)，可令太陽(yáng)能發(fā)電效率更高，成本更低。

研究人員尋求設(shè)計(jì)散射層的幾何圖案能夠令保存在電池中的光線數(shù)額最大化，并不打算通過(guò)改變太陽(yáng)能電池聚合物層的厚度來(lái)達(dá)到這一目的。

通過(guò)使用于自然進(jìn)化的數(shù)學(xué)搜索算法，研究人員精確的設(shè)計(jì)出特定幾何模型，以最大程度的捕捉太陽(yáng)光以及將其儲(chǔ)存在薄型有機(jī)太陽(yáng)能電池之中。

這一最終設(shè)計(jì)的效率比20世紀(jì)80年代研發(fā)的熱力學(xué)極限YablonovitchLimit高出三倍。

在這類新型有機(jī)太陽(yáng)能電池中，光線首先進(jìn)入100納米厚的散射層（可以最大程度將光線傳送至電池的幾何圖案介電層），隨后被輸往活躍層，并在那里被轉(zhuǎn)換成電力。

麥考密克研究人員設(shè)計(jì)幾何圖案光散射層以令太陽(yáng)能電池效率更高，成本更低

西北大學(xué)麥考密克（McCormick）工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院助理教授論文共同作者之一ChengSun表示：我們需要確定散射層的幾何圖案，確保其能夠發(fā)揮最佳性能。

不過(guò)，鑒于可能性較多，從哪里著手仍很棘手。因此，我們尋求自然選擇規(guī)律來(lái)指引我們。

麥考密克工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授WeiChen解釋道：研究人員選擇遺傳算法來(lái)進(jìn)行研發(fā)，這是一種基于生物自然選擇與遺傳機(jī)理的隨機(jī)搜索與優(yōu)化方法。

Chen稱：鑒于系統(tǒng)高度的非線性與不規(guī)則行為，你必須使用一種智能方案來(lái)尋找到最佳解決方案。我們的研究方案是基于生物進(jìn)化過(guò)程中的優(yōu)勝劣汰。

研究人員以數(shù)十個(gè)隨機(jī)設(shè)計(jì)元素開(kāi)始，將其配對(duì)，隨后分析它們的后代來(lái)確定光捕獲性能。這一過(guò)程將超過(guò)20代。

這種模式將由合作伙伴美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ArgonneNationalLaboratory）制造。（譯者：Krystal）