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上海研制出新型太陽能電池
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http://www.china-zesir.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驗室中成功“再造”“葉綠體”，以極其低廉的成本實現(xiàn)光能發(fā)電。
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葉綠體是植物進行光合作用的場所，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。
項目負責(zé)人、華東師大納光電集成與先進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“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15%-20%，但受原料價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。
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。
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”。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，同時進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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