時代の移り変わりと人口の増加により、エネルギーの需要と消費は日々増えています。最も効率的なエネルギー源の1つは、太陽エネルギーです。しかし、この太陽エネルギーを別の形に変えるのに用いているテクノロジーは、非常に効率が悪いことは事実です。ソーラーパネルは太陽エネルギーの24%を電気に変えることができるだけで、光熱費に換算すると植物の変換効率の方がよい事になります。あたりを見まわすと、その解決は自然の中に見つかるものです。
数100万年前の進化から、昆虫のいくつかの種類は自然に適応して、太陽エネルギーを他の形に変えることができ、その結果は、人間の太陽電池パネルよりはるかに効率的です。
ここでは、科学者が太陽エネルギーを別のエネルギーに変換する際に何かを学ぶことができる3匹の昆虫をご紹介します。
1. 蛾：蛾の目の内部構造
蛾は、科学者が多くのものを学ぶことができる、そんな昆虫です。蛾の目の内部は濃い黒い色をしています。これは、すべての表面の中で最少の反射面になっています。そして、この目の構造によって、蛾は敏感な夜間視力があります。蛾の目の反射は、蛾が食物を暗闇で発見することができるように低くなっています。その蛾の目の内部構造から、科学者は非常に役に立つことを学ぶことができます。みんなが知っているように、太陽電池の反射を抑えることができれば、その分多くの太陽光をエネルギーに変換することができます。そのような太陽電池を造ることに成功すれば、日光の98%は電気に変換することができます。これまでに科学者によって多くの実験が行われてきました。そして、その中に一人の日本の科学者がいます。彼はアクリル樹脂フィルムに蛾の目のテクスチャーを模写しました。そして、そのフィルムを太陽電池に使用しました。その結果、太陽電池の効率が7%増加することに成功しました。そして、数年後には、そのようなフィルムを備えた太陽電池が、現代のニーズを満たすために商業的に販売されることでしょう。
2. 東洋オオクマバチ：その体にあるストライプ
キサントプテリンと名付けられたオオクマバチの身体には色素があります。この色素によって、オオクマバチの腹の上には黄色のストライプがあります。そしてこの色素は、オオクマバチが身体を冷やすのを助ける生物学的な冷却ポンプの働きをします。科学者は、これは日光を直接的に他のエネルギーに変換する効率を高める性質を持つ、最高のソーラーパネルであると信じています。
昨年、イスラエルとイギリスの科学者は、ホーネットから抽出したキサントプテリンへ太陽電池の電極を浸たす実験を試みましたが、その結果は満足いくものではありませんでした。セルはわずか1パーセントの効率を達成しただけでした。研究者らは、この色素はオオクマバチの身体の中にある特殊な物質にのみ作用するので、その物質に類似した物質で作った構造を模写する試みを行う予定であると述べました。この研究が成功すれば、いまだかつてない、空前の太陽電池になるかもしれません。
3. アゲハチョウ: アゲハチョウの羽
アゲハチョウの羽は、もう一つの奇跡です。研究者は、さらにそれからも学ぶことができます。アゲハチョウの羽は日光を反射しません。これにより、アゲハチョウの体温は安定状態を保ち、蝶の温度管理を助けています。
蛾の目と同様に、その羽は日光を反射しません。反射しないということは、確実にその分、効率的に日光を吸収することができて、エネルギーに変えることができます。蝶の羽は水平なので、模倣することが簡単です。そして、同様の構造体によって効率を増加させるために太陽電池に適用することができます。
研究者のチームは、二酸化チタンを使用して蝶の羽と同様の構造を作り、太陽電池に適用したところ、効率を10パーセント増加させることができました。そして、同様のセルは2年後には市場で入手可能になります。人間の技術は自然の進化に見合わないことがありますが、自然物質と昆虫を研究して模写することによって、確実に太陽光を使用するための効率を増加させることができます。