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把电影刻在太阳能电池板上？这看似无厘头甚至有点疯狂的想法，却让中国科大校友黄嘉兴（9503）尝到了甜头。

受蓝光电影压缩和刻录技术的启发，黄嘉兴开发出一种吸光性能更好的太阳能电池。更有趣的是，该技术对刻录内容并不敏感，无论是成龙《超级警察》还是皮克斯的《玩具总动员》，都能很好地提高太阳能电池对光线的吸收能力。11月25日出版的《自然·通信》杂志上发表了相关论文。

领导此项研究的美国西北大学材料与工程学副教授黄嘉兴称：“此前我们就有预感，蓝光光盘对提高太阳能电池的效率或许有所帮助。令人欣喜的是，之后的实验真的证实了这一点。就好像电子工程师和计算机科学家苦心研发蓝光技术，却在无意中助了我们一臂之力。”

成龙的蓝光影碟第一个被用于实验，不过碟片的内容并不重要。研究人员对动作、剧情、惊悚等多种内容的蓝光光盘进行实验，也包括黑白影片——它们表现相当。所有蓝光光盘都能同样出色地增强太阳能电池的光吸收。

在太阳能电池领域，众所周知的是，在太阳能电池表面增加一些独特的纹理或图案，能够更有效地分离光线，提高电池性能。因此，长期以来，科学家都在成本与效能之间寻求平衡，希望找到一种容易实现、效果也好的表面纹理。

而黄嘉兴等人的实验证实，当采用01二进制编码、以凸起和凹陷存储视频数据的蓝光图案被应用于太阳能电池表面，电池对全太阳光谱的吸收能力得到了极大的提高。实验中，研究者首先选择了成龙的《警察故事》。他们将蓝光光盘图案复制到一块高分子聚合太阳能电池板上，发现该太阳能电池的效率高于用于对照的、表面为随机图案的电池。

“我们发现，表面有随机图案的电池，效率高于表面没有图案的；而表面为蓝光图案的电池效率最高。”黄嘉兴称，“随后我开始思考蓝光图案起作用的原因。好的研究要知其所以然。”

这个问题困扰了黄嘉兴很久。有一天，夫人刘少榕（9611，UCLA博士，IBM数据工程师）推测：这可能跟数据压缩有关。

随后他们找到信息科学专家、西北大学同事郭东宁（90少）共同研究。他们观察了蓝光标准的数据加工算法，注意到这一算法的两个主要意图是：（1）通过将视频信号转换为近似随机的01二进制序列，实现尽可能高的压缩度，以及（2）通过在数据序列中添加受控冗余，增强容错；这也同时限制了二进制序列的长度。这两个意图实现的结果是，蓝光光盘的表面纹理是由凸起和凹陷（0和1）组成的拟随机序列，特征尺度为150-525纳米。而这一范围，在全太阳光谱的光捕获实验中表现极佳。研究组的实验证明，表面采用蓝光图案的太阳能电池，测定多频光吸收能力增加了21.8％。

研究组的工作不仅证明了蓝光图案对聚合物太阳能电池的性能的增强，这一发现同样可被用于其他种类的太阳能电池。“这项研究有些出乎意料，但也振奋人心：信息科学、纳米光子学与材料科学的交叉产生了新的研究。”黄嘉兴称。

Blu-ray team，左一为郭东宁副教授，右一为黄嘉兴副教授

黄嘉兴校友简介

黄嘉兴1995年从福建莆田六中考入中国科大，2000年毕业于化学物理系。在科大期间，他在谢毅教授实验室的工作获得了优秀本科毕业论文奖。2000-2004年留学于美国加州大学洛杉矶分校，师从Richard Kaner并获化学博士学位。他的博士论文工作获得了国际纯粹与应用化学联合会青年化学家奖和美国化学会 “National Starch and Chemical”高分子化学杰出研究生奖。2004-2007年获得加州大学伯克利分校米勒研究奖资助并加入杨培东（8819校友）教授实验室从事博士后工作。2007年出任美国西北大学材料科学与工程系助理教授，2013年晋升为副教授。他在材料化学科研与教育方面的工作曾获得2011年美国斯隆基金会的青年学者研究奖，2011-2013年度西北大学Morris E. Fine材料与制造青年讲席教授，2013年美国制造工程师学会杰出青年制造工程师奖，以及2014年古根海姆奖 (Guggenheim Fellowship)。

新闻来源：科技日报：把蓝光电影刻在太阳能电池板上。Eurek Alert! 网站《Blu-ray disc can be used to improve solar cell performance》。