紅洋蔥染料處理的奈米纖維素：太陽能電池的綠色UV防護新選擇

芬蘭圖爾庫大學的研究團隊近日發表了一項突破性研究，探討如何利用生物基材料為太陽能電池製造高效的UV防護膜。這項刊登於《ACS應用光學材料》期刊的研究，首次比較了不同生物基UV濾鏡隨時間變化的特性，為太陽能產業帶來革命性的綠色解決方案。

傳統上，太陽能電池多採用石油基材料如聚氟乙烯（PVF）和聚對苯二甲酸乙二酯（PET）來防止UV光造成的劣化。然而，隨著材料工程領域對永續發展的重視，研究人員開始尋找以生物基材料替代石油基塑膠的可能性，其中奈米纖維素便是極具潛力的選項之一。

這項由圖爾庫大學、阿爾託大學與荷蘭瓦赫寧恩大學共同進行的研究發現，使用紅洋蔥皮萃取物染色的奈米纖維素能提供卓越的UV防護效果。實驗結果顯示，這種奈米纖維素薄膜能阻擋99.9%波長在400奈米以下的UV輻射，其表現甚至超越市售的PET基UV濾鏡。

「在需要生物基防護材料的應用領域，紅洋蔥染料處理的奈米纖維素薄膜極具發展潛力，」圖爾庫大學博士研究員Rustem Nizamov表示。研究團隊比較了四種不同處理方式的纖維素奈米纖維保護膜，其中以紅洋蔥萃取物處理的薄膜在阻擋UV輻射方面表現最為出色。

值得注意的是，太陽能電池不僅需要防護有害的UV輻射（波長低於400奈米），同時也需要良好的可見光與部分紅外光（特別是700至1,200奈米範圍）穿透率，因為這些光線是太陽能電池轉化為電能的關鍵。研究發現，紅洋蔥染料處理的薄膜在長波長（650-1,100奈米）範圍內仍能保持超過80%的光穿透率，且其效能在長時間測試中保持穩定。

研究人員利用人工光源進行了相當於中歐地區一年日照量的1,000小時耐久性測試，並透過數位攝影監測濾鏡材料與太陽能電池的視覺變化。Nizamov指出：「這項研究強調了長期測試的重要性，因為其他生物基濾鏡的UV防護與光穿透率會隨時間顯著改變。例如，鐵離子處理的薄膜雖然初期具有良好的穿透率，但在老化後卻大幅降低。」

研究團隊特別選用對UV輻射極為敏感的染料敏化太陽能電池進行測試，但這些研究成果同樣適用於其他型別太陽能電池的UV防護，包括鈣鈦礦與有機光伏電池，以及任何需要使用生物基UV濾鏡的應用領域。

展望未來，研究團隊的願景是開發可生物降解的太陽能電池，例如可應用於食品包裝中的感測器供電。材料工程學教授Kati Miettunen表示：「林業界對開發新型高階產品極感興趣，在電子領域，這些產品也可能成為太陽能電池的組成元件。」這項研究不僅為太陽能產業帶來更環保的選擇，也為生物基材料的應用開拓了新的可能性。