像樹葉一樣“零排放”
光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源領(lǐng)域的生力軍,已成為江蘇增長最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。但是,作為清潔能源代表的硅太陽能電池,產(chǎn)業(yè)鏈上游的硅原料生產(chǎn)卻是高能耗和高污染產(chǎn)業(yè)。為此,科學(xué)家已著手研制用更多新材料制備太陽能電池。
南京工業(yè)大學(xué)教授馮曉東向記者介紹,其中一種新型太陽能電池,使用了廉價的性能很好的納米二氧化鈦為電池的負(fù)極,然后在納米二氧化鈦上吸附一層對太陽光敏感的有機(jī)染料,所以叫染料敏化太陽能電池。它制作的原材料簡單易得,工藝并不復(fù)雜,功能如同于一片樹葉,所以被形象地稱為“人造樹葉”。
和樹葉相比較,染料敏化太陽能電池中所使用的染料,就如同樹葉中的葉綠素,在太陽光的照射下,會產(chǎn)生電子,納米二氧化鈦電極則是集結(jié)電子的收集器。這種電池只要在光照下,就會源源不斷地產(chǎn)生電子,將光能直接轉(zhuǎn)化為太陽能,而且不會排放任何廢物。
薄如蟬翼,可隨意彎曲
據(jù)悉,由于二氧化鈦具有較好的可見光透過率,所以這種“人造樹葉”幾乎是透明的,薄如蟬翼而且可以隨意彎曲,隨著材料和器件結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn),這種神奇“樹葉”的商業(yè)化前景非常樂觀。
專家介紹,這種透明的“樹葉”如果做成大面積的,有可能代替玻璃,只要接收光照,就可以為室內(nèi)小型電器提供動力,也可以為室外廣告牌提供電力。在高原沙漠地帶,只要在車頂上架個裝有“人造樹葉”的大篷,就可以為小型汽車提供動力,人們長途旅行時就不用擔(dān)心汽車缺少燃油,還免除了旅行中額外的輜重。
此外,這種可彎曲并且透明的電池不但收放自如,還能層疊起來,提高太陽光的利用率,在航天方面將是宇宙飛船或者衛(wèi)星動力的新寵。
專家正著手提高其轉(zhuǎn)化效率
馮曉東介紹,和其他類型的太陽能電池相比較,染料敏化太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率雖然不是最高的,但是它制備工藝簡單,成本低廉,能達(dá)到很高的性價比,成本只有硅電池的五分之一到十分之一,所以目前國內(nèi)外都有科學(xué)家在進(jìn)行相關(guān)研制,但普遍存在的問題是光電轉(zhuǎn)化率較低。“太陽能的光譜很寬,但現(xiàn)在染料‘捕光’的能力比較弱,只能吸收太陽能中的可見光,大量的紅外光等不能被吸收,這是很大的浪費。”
現(xiàn)在,高校專家們正著手這種新型太陽能電池的研究。而南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在化工領(lǐng)域有著得天獨厚的優(yōu)勢,憑借這種優(yōu)勢,專家正在尋找效率更高的有機(jī)染料,使不同波長的陽光都能被“染料”抓住,進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)化效率。