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能模擬光合作用的電池 可直接融入建筑設計之中

2019-07-17    來源:東莞時間網-東莞日報
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  染料敏化太陽能電池。(資料圖片)

  

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  具有超強可塑性、多彩性與透光性等優點,可直接融入建筑設計之中

  

  東莞時間網訊繼多晶硅及薄膜太陽能電池之后,第三代太陽能電池產品染料敏化太陽能電池,帶給人更多想象:制造成本僅有硅基太陽能電池的四分之一,在弱光下發電效果可觀,能方便應用在建筑物和3C產品,甚至能制成可發電的光伏衣。

  

  第三代光伏材料熱門

  

  “染料敏化太陽能電池”全稱為“染料敏化納米薄膜太陽能電池”,是模擬自然界中的光合作用原理,采用吸附染料的納米多孔二氧化鈦半導體膜作為光陽極,并選用適當的氧化-還原電解質,用鍍鉑的導電玻璃作為光陰極,這樣一個簡單的染料敏化太陽電池就做好了。這種電池的優勢在于,即使微弱的太陽光照到電池上,它都能源源不斷地發電。

  

  目前,國內外主流的太陽能電池主要是多晶硅、單晶硅太陽能電池,緊隨其后的則是薄膜太陽能電池。而染料敏化太陽能電池則是近幾年研究熱門,并且逐步走向實用化的一種太陽能技術。

  

  據悉,染料敏化太陽能電池于1991年由瑞士科學家實現了技術上的重大突破,之后美國、日本等發達國家投入大量資金也進入該研發領域。2011年,瑞士聯邦科研人員宣布制成了光電效率為12.3%的電池,這打破了染料電池光電效率的最高紀錄,2014年再次刷新染料敏化太陽能電池效率,最終達到13%。

  

  我國染料敏化太陽能電池研究始于1994年,由中國科學院化學研究所發起。目前,該課題已被列為國家“863”、“973”計劃重大科研項目。

  

  制作成本低廉

  

  與傳統太陽能電池相比,它的最大優勢在于其制作工藝簡單、不需昂貴的設備和高潔凈度的廠房設施,制作成本廉價,易于大規模工業化生產。

  

  目前,硅電池由于其苛刻的生產工藝,使得生產成本一直居高不下,為20-40元/峰瓦,因而只能作為一種必要的緊急用電的補充,不可能成為一種主要的發電手段和能源供應形式,更無法在廣大的農村以及城市居民中推廣應用。

  

  而染料敏化電池生產成本僅為5-10元/峰瓦,是普通硅太陽能電池的四分之一,因而染料敏化太陽能電池非常適合批量生產。

  

  雖然整體發電效率不敵主流的單晶與多晶硅太陽能電池,但在微弱陽光的條件下,發電效率并不差。

  

  “任何地方都能發電”

  

  除成本優勢外,染料敏化太陽能電池備受看好的是其超強的可塑性、多彩性與透光性等優點,可直接融入建筑設計之中,在節能發電的同時,還可為建筑物增加更多創意。這樣的特性,加上不必架設高壓輸電線路、建站周期短、規模可大可小等優點,使得日本有科學家號稱:染料敏化電池在任何地方都能發電。

  

  在實際應用上,染料敏化太陽能電池的透光特性,非常適合用于辦公大樓中的窗材,可同步實現發電、絕熱及遮陽等功能。

  

  除了應用于建筑用途之外,染料敏化太陽能電池也是電子產品輔助供電來源的另一種選擇,例如可直接內建在手機、手表等用電量較小的產品上,或外接的摺疊式充電器。

  

  更為神奇的用途則是結合紡織品,在衣物上涂布這種染料敏化太陽能材料,來進行隨身發電,科學界也預期未來在行動供電的應用上將有很大的市場潛力。

  

   

  

 
 
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