在芬兰图尔库的一个实验室里，科学家们在可持续太阳能研究领域取得新进展，发现红洋葱的纸质红色外皮是开发高性能生物基紫外线防护膜的关键材料。
图尔库大学研究人员与阿尔托大学、瓦赫宁根大学合作，开发出一种用于太阳能电池的生物基紫外线防护膜。该膜不仅能阻挡几乎所有有害紫外线，性能还优于市售塑料薄膜，其关键成分是从红洋葱皮中提取的水提取物。图尔库大学博士研究员Rustem Nizamov称，用红洋葱染料处理的纳米纤维素薄膜，在需要生物基保护材料的应用中是很有前途的选择。
太阳能电池将光能转化为电能，但阳光会使其精密组件性能下降，尤其是染料敏化太阳能电池(DSSC)内部的电解质。为缓解此问题，制造商通常用石油基塑料(如聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)制成的防紫外线薄膜包裹电池，但这些塑料会随时间降解且难以回收。
为寻求更环保替代方案，研究团队将目光投向纳米纤维素，这是一种源自木浆的可再生材料，可加工成透明薄膜，作为紫外线阻隔化合物的理想基材。他们用从红洋葱皮(常见厨余垃圾)中提取的染料对薄膜染色，制成能阻挡99.9%波长至400纳米紫外线的过滤器，性能超过用于对比的PET基商用过滤器。
在太阳能电池中，保留可见光和近红外光至关重要，这部分光谱为发电提供动力。洋葱处理的滤光片允许650至1100纳米范围内超过80%的光线通过，这是能量吸收的理想范围。
研究团队对滤光片进行了严格测试：将其应用于DSSC，进行1000小时的人造阳光照射，相当于在中欧地区户外使用约一年，并监测薄膜和太阳能电池的降解情况。结果显示，CNF - ROE薄膜(纤维素纳米纤维与红洋葱提取物的简称)表现出色，仅轻微变色，且比其他过滤器更能保持电解质黄色。基于早期降解趋势的预测模型表明，CNF - ROE过滤器可将太阳能电池使用寿命延长至约8500小时，而PET基过滤器只有1500小时。
研究人员还测试了另外三种生物基过滤器：含铁离子的和用木质素纳米颗粒(造纸工业副产品)制成的。虽早期测试表现良好，但紫外线下降解更快，特别是用铁处理过的薄膜，起初紫外线阻隔效果不错，但随时间推移透光率和结构完整性明显下降。相比之下，红洋葱提取物将长寿、透明和可持续性完美结合，这归功于花青素(赋予红洋葱深色光泽，能吸收紫外线)以及黄酮醇糖苷和酚酸(可能有助于增强稳定性)。
该团队设想将可生物降解的太阳能电池用于智能包装、远程传感器或可穿戴设备，特别是在无法回收和再利用的应用中。此项工作是芬兰研究理事会资助的BioEST项目的一部分，该项目支持电子和材料科学领域的可持续创新。
这一成果推动了使太阳能生产各环节脱碳的更广泛运动。塑料包装是清洁技术中被忽视的排放源之一，用可生物降解替代品取代化石基塑料有助于形成循环。随着太阳能电池板普及，对可持续、耐用材料的需求将增长。目前，大多数商用太阳能电池组件仍依赖石油基保护膜，即使是较新的太阳能技术如钙钛矿电池，也对紫外线高度敏感，迫切需要更好的防护措施。
该研究成果发表在《应用光学材料》杂志上。
特别声明：国家电投官方网站转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。
