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”了一個葉綠體,而是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)化成電能。在上海市納米專項基金的支持下,經(jīng)過3年多實驗與探索,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展示了新型太陽能電池的“三明治”結(jié)構(gòu)———中空玻璃夾著一層納米“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。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“佐料”———一種由納米熒光材料制成的量子點,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。
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,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,實現(xiàn)能源自給自足。
太陽能是一種潔凈和可持續(xù)產(chǎn)生的能源,發(fā)展太陽能發(fā)電科技可減少在發(fā)電過程中使用礦物燃料,從而減輕空氣污染及全球暖化的問題。