Oulun yliopisto

Aurinkoenergiaa talteen perhosen siivellä

Jaa

Perhosen siipisuomuja imitoivilla nanorakenteilla voidaan merkittävästi parantaa aurinkopaneelien ominaisuuksia tekemällä niistä vähemmän heijastavia. Oulun yliopiston NANOMO-tutkimusyksikön uusi tutkimustulos tarjoaa tehokkaan mahdollisuuden aurinkoenergian keräämiseen aurinkokennojen avulla.

Perhosen mustaa. Kuva: NANOMO
Perhosen mustaa. Kuva: NANOMO

Perhosten väri on yleensä seurausta siipien rakenteesta, kun erilaiset rakenteet taittavat luonnonvaloa eri tavalla. Toisaalta musta väri vangitsee auringonvaloa perhosen siipisuomuihin. Perhosten tiedetään jopa jäädyttyään sulattavan itsensä nopeasti muuntamalla auringonvaloa lämmöksi mustien siipisuomujen avulla. Tämän luonnollisen valon talteenottoprosessin innoittamina NANOMO:n tutkijat tarkastelivat erilaisten perhosten mustien siipisuomujen nanorakenteita ja määrittivät niiden valonsidontakyvyn piipohjaisiin aurinkokennoihin sijoitettuna.

Silmämääräisesti katsottuna samanlaiset tummat perhosen siipisuomut voivat lajista riippuen koostua erilaisista nanorakenteista. Ornithoptera priamus -perhosen siipisuomut koostuvat yhdensuuntaisista harjanteiden ympäröimistä V:n muotoisista urista, joita yhdistävät ohuet kerrokset. Kolmen muun lajin, Tirumala limniace, Graphium doson ja Papilio protenor cramer, suomurakenteet koostuvat pyöreistä harjanteista, joiden välissä on yhden, kahden tai kolmen reiän muodostama rivi. Vastaavasti valon heijastuminen mustista suomuista vaihtelee. Vähiten valoa, 1–5 prosenttia näkyvästä valosta, heijastaa Ornithoptera priamusin siipi.

Samanlaisia rakenteita voidaan käyttää estämään heijastuksia ja niistä aiheutuvia tehohäviöitä piipohjaisissa aurinkokennoissa. Tutkimuksen tietokonesimulaatiot osoittivat, että pinnasta tapahtuva takaisinsironta vähenee huomattavasti sijoittamalla perhosen siipiä imitoiva nanorakenne piistä valmistetun aurinkopaneelin pinnalle.

Eniten heijastusta vähensi Ornithoptera priamus -perhosen siipirakenne. Heijastus pieneni viiteen prosenttiin, kun taas pinnoittamaton piipaneeli heijastaa 35 prosenttia siihen osuvasta valosta. Tämän seurauksena kennosta saatava maksimivirta kasvoi 66 prosentilla. Tutkijat ovat myös kehittäneet tavan toteuttaa tällainen kenno käytännössä.

Nämä viimeisimmät tutkimustulokset ovat jatkoa NANOMO-tutkimusyksikön biomimiikkatutkimukselle. Yksikkö on tehnyt uraauurtavaa työtä fysiikan peruskäsitteiden soveltamisessa fotoniikkaan ja aurinkoenergian keräämiseen. Yksikkö sai hiljattain BusinessFinlandin TUTLI-rajoituksen bioniikkaan perustuvien pintarakenteiden laajentamiseksi teolliseen mittakaavaan. Uusin tutkimus julkaistaan kansainvälisessä Solar Energy-lehdessä 1.7.2020 ja tutkimusartikkeli on jo luettavissa verkossa.

Piipohjaisten aurinkokennojen markkinat ovat valtavat. Perhosen siivellä on mahdollista päästä pitkälle uusiutuvan energian tuotannossa.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Associate Professor Wei Cao, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 897982, sähköposti: Wei.Cao@oulu.fi

Professori Marko Huttula, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 566 218, sähköposti: Marko.Huttula@oulu.fi

Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 040 7161 387, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi

Kuvat

Perhosen mustaa. Kuva: NANOMO
Perhosen mustaa. Kuva: NANOMO
Lataa
Eri perhoslajien siipien nanorakenteita. Kuva: NANOMO
Eri perhoslajien siipien nanorakenteita. Kuva: NANOMO
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000http://www.oulu.fi/yliopisto/

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Uusi ultranopea NMR-menetelmä molekyylien vaihdon tutkimiseen18.9.2020 10:15:00 EESTTiedote

Molekyylien vaihto erilaisten fysikaalisten tai kemiallisten ympäristöjen välillä on erittäin merkittävässä roolissa monissa tärkeissä prosesseissa, kuten hengityksessä, proteiinien laskostumisessa, kemiallisissa reaktioissa ja katalyysissä. Oulun yliopiston NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö on kehittänyt ultranopean NMR-menetelmän, jolla molekyylien vaihdon havaitsemista voidaan nopeuttaa jopa 10 000-kertaisesti. Menetelmää hyödynnetään ilmastonmuutoksen tutkimuksessa ilmakehän aerosolien koostumuksen ymmärtämiseen yhteistyössä Oulun yliopiston Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikön kanssa.

Oulun yliopisto avaa viisi uutta kansainvälistä koulutusta: epidemiologiaa, kestävää kemiaa, monialaista business-analytiikkaa ja osaajia ICT-alalle17.9.2020 06:00:00 EESTTiedote

Kansainvälisen koulutustarjonnan kasvattamisen taustalla on erityisosaamisen kysyntä, ja tutkinto-ohjelmia on suunniteltu sidosryhmiä kuunnellen. Uusien koulutusohjelmien tavoitteena on vahvistaa Oulun yliopiston tarjoaman koulutuksen vetovoimaa. Kansainvälisissä tutkinnoissa opetus tapahtuu kokonaan englanniksi.

Metsäsertifiointia tiukennettava pienvesien suojelun tehostamiseksi11.9.2020 12:50:00 EESTTiedote

Tuoreen tutkimuksen mukaan valtaosaan Suomen talousmetsistä sovellettu PEFC-sertifikaatti on suojavyöhykkeen leveyden suhteen riittämätön eikä tarjoa suojaa metsäpuroille avohakkuiden vaikutuksilta. PEFC-sertifikaatin mukaisesti suojelluissa puroissa ympäristöolot poikkesivat metsätalouden toimenpiteiden ulkopuolelle jääneistä vertailupuroista ja johtivat puroeliöstön monimuotoisuuden köyhtymiseen.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme