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上海研制出新型太陽能電池
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http://mamogu.com 發(fā)稿日期:2008-4-16
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植物體內(nèi)神奇的光合作用，有望助人類實(shí)現(xiàn)清潔能源的夢想。日前從市科委獲悉，華東師范大學(xué)科研人員利用納米材料在實(shí)驗(yàn)室中成功“再造”“葉綠體”，以極其低廉的成本實(shí)現(xiàn)光能發(fā)電。
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葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場所，能有效將太陽光轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。此次，課題組并非在植物體外“拷貝”了一個(gè)葉綠體，而是以自然為靈感，研制出一種與葉綠體結(jié)構(gòu)相似的新型電池———染料敏化太陽能電池，嘗試將光能轉(zhuǎn)化成人類亟需的電能。在上海市納米專項(xiàng)基金的支持下，經(jīng)過3年多實(shí)驗(yàn)與探索，這塊仿生太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過10%，接近11%的世界最高水平。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華東師大納光電集成與先進(jìn)裝備教育部工程研究中心主任孫卓教授，向記者展示了新型太陽能電池的“三明治”結(jié)構(gòu)———中空玻璃夾著層納米“夾心”，光電轉(zhuǎn)化的玄機(jī)就藏在這層幾十微米厚的復(fù)合薄膜中。深入其內(nèi)，納米“夾心”的“配方”十分獨(dú)特：染料充當(dāng)“捕光手”，納米二氧化鈦則是“光電轉(zhuǎn)換器”。為了讓染料盡可能多“吃”太陽光，科研人員還別出心裁地撒了點(diǎn)“佐料”———一種由納米熒光材料制成的量子點(diǎn)，讓不同波長的陽光都能對上“捕光手”的“胃口”。只要不斷改進(jìn)“配方”，納米“夾心”的光電轉(zhuǎn)化效率就能一次次提高。
說起太陽能發(fā)電，人們并不陌生。以單晶硅或多晶硅為主要原料的太陽能電池板正越來越多地點(diǎn)綴于城市建筑的屋頂、墻壁，成為一座座清潔無污染的太陽能電站。然而，在這種被稱為“綠色電站”的身后，卻“隱藏”著一系列高能耗、高污染的生產(chǎn)過程。盡管其光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)15%-20%，但受原料價(jià)格和提純工藝的限制，發(fā)電成本始終居高不下。
1991年，《自然》雜志報(bào)道了瑞士科學(xué)家模擬植物光合作用，發(fā)明出世界上第一塊染料敏化太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率在全光照射下可達(dá)7%-8%，這種新型低成本光伏電池很快成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。
作為第三代太陽能電池，染料敏化電池的最大吸引力在于廉價(jià)的原材料和簡單的制作工藝。據(jù)估算，染料敏化電池的成本僅相當(dāng)于硅電池板的1/10。同時(shí)，它對光照條件要求不高，即便在陽光不太充足的室內(nèi)，其光電轉(zhuǎn)化率也不會受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夾板”，就能制成可彎曲的柔性電池；將它做成顯示器，就可一邊發(fā)電，一邊發(fā)光，實(shí)現(xiàn)能源自給自足。
當(dāng)然，要大規(guī)模推廣應(yīng)用，染料敏化太陽能電池還存在一些有待攻克的“弱點(diǎn)”。孫卓透露，下一步，科學(xué)家們將著手解決此類電池效率隨面積放大而降低的難題，同時(shí)進(jìn)一步延長其使用壽命等。 - ■ 與【上海研制出新型太陽能電池】相關(guān)新聞
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