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3D石墨烯或将取代太陽能電池中的鉑

美國密歇根理工大學科學家宣稱,他們開發出一種低成本陰極材料,能夠取代此前在染料敏化太陽能電池生産中所必須的貴金屬鉑。相關研究在線發表在科技期刊《應用化學(國際版)》上。  

染料敏化太陽能電池具有穩定性好、理論效率高、工藝簡單、生産過程環境友好等特點,被認為是衆多新型太陽能電池技術中最有前途的一種。以它為基礎的柔性太陽能電池因柔性好、質量輕、易大面積生産,更是近年來研究的一大熱點。但在大規模推廣和應用前,該技術還有諸多障礙需要掃清。貴金屬鉑便是其中之一。雖然鉑在染料敏化太陽能電池的制造中用量不多,但其每盎司1500美元的價格還是在一定程度上推高了最終産品的售價,為大面積推廣增加了難度。  

為此,負責此項研究的美國密歇根理工大學材料與工程學院教授胡雲航(音譯)團隊,專門研制出了一種能夠取代鉑的新材料,研究人員稱其為蜂窩狀3D石墨烯。為制造出這種具有獨特結構的石墨烯材料,胡雲航團隊讓氧化锂與一氧化碳發生化學反應,從而生成一種碳酸锂(Li2CO3)和蜂窩狀石墨烯的混合物質。而後,再用酸将整個結構中的碳酸锂粒子去除,留下蜂窩狀石墨烯。  

研究人員發現,這種蜂窩狀3D石墨烯具有優良的導電性能,催化活性高,在能量存儲和轉化方面極具潛力。為證實猜想,他們将染料敏化太陽能電池中的鉑電極換成了蜂窩狀3D石墨烯電極。在同樣的日照條件下的實測結果顯示,采用新材料的太陽能電池光電轉化效率達7.8%,與使用鉑的普通染料敏化太陽能電池的8%極為接近。  

胡雲航說,合成這種蜂窩狀3D石墨烯既不困難也不昂貴,是制造陰極的理想材料。今後還将繼續研究,以期進一步提高性能。  

總編輯圈點  

萬能材料非碳莫屬,尤其在石墨烯發明後。碳元素主導了多姿多彩的生命界還不夠,還想做人工制品的主角——“管你貴金屬,賤金屬,貴或不貴的非金屬,統統下崗”。請看,聲、光、電、力領域前沿的希望之星全是碳材料:碳纖維聲膜、石墨烯光敏件、碳基集成電路、石墨烯超級纖維。如果我們的未來世界真的依賴碳質機器,有一點可以放心:不像黃金和白金,烏金是彌漫天地,采撷不盡的。

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